Модель Резерфорда
Модель Резерфорда была разработана новозеландским физиком Эрнестом Резерфордом для описания атома . Резерфорд руководил экспериментом Гейгера-Марсдена в 1909 году, который на основе анализа Резерфорда 1911 года показал, что модель атома со сливовым пудингом Дж. Дж. Томсона была неверной. Новая модель атома Резерфорда [1] , основанная на экспериментальных результатах, содержала новые черты относительно высокого центрального заряда, сконцентрированного в очень маленьком объеме по сравнению с остальной частью атома, причем этот центральный объем также содержит основную часть атома. атомная масса атома. Эта область будет известна как « ядро"из атома.
Резерфорд опроверг модель Томсона в 1911 году, проведя хорошо известный эксперимент с золотой фольгой , в котором он продемонстрировал, что атом имеет маленькое и тяжелое ядро. Резерфорд разработал эксперимент по использованию альфа-частиц , испускаемых радиоактивным элементом, в качестве зондов к невидимому миру атомной структуры. Если Томсон был прав, луч прошел бы прямо через золотую фольгу. Большинство лучей прошли сквозь фольгу, но некоторые отклонились.
Резерфорд представил свою собственную физическую модель субатомной структуры как интерпретацию неожиданных экспериментальных результатов. В ней атом состоит из центрального заряда (это современное атомное ядро , хотя Резерфорд не использовал в своей статье термин «ядро»), окруженного облаком (предположительно) вращающихся по орбите электронов . В этой статье, опубликованной в мае 1911 года, Резерфорд посвятил себя только небольшой центральной области очень высокого положительного или отрицательного заряда в атоме.
Для конкретности рассмотрим прохождение высокоскоростной α-частицы через атом, имеющий положительный центральный заряд N e и окруженный компенсирующим зарядом из N электронов. [2]
Из чисто энергетических соображений того, насколько далеко частицы с известной скоростью смогут проникнуть к центральному заряду в 100 э, Резерфорд смог вычислить, что радиус его центрального заряда золота должен быть меньше (насколько меньше, сказать нельзя). ) чем 3,4 × 10 −14 метров. Это было в атоме золота, который, как известно, имел радиус 10-10 метров или около того — очень неожиданное открытие, поскольку оно подразумевало сильный центральный заряд менее 1/3000 диаметра атома.
Модель Резерфорда служила для концентрации значительной части заряда и массы атома в очень маленьком ядре, но не приписывала никакой структуры оставшимся электронам и оставшейся атомной массе. В нем упоминалась атомная модель Хантаро Нагаока , в которой электроны расположены в одном или нескольких кольцах, с определенной метафорической структурой стабильных колец Сатурна. Модель сливового пудинга Дж. Дж. Томсона также имела кольца вращающихся электронов. Жан Батист Перрен утверждал в своей Нобелевской лекции [3] , что он был первым, кто предложил эту модель в своей статье, датированной 1901 годом. Но на самом деле физик Джозеф Лармор создал первую модель атома Солнечной системы в 1897 году [4] . ]
