Ugunduzi katika uwanja wa muundo wa atomiki umekuwa hatua muhimu katika ukuzaji wa fizikia. Mtindo wa Rutherford ulikuwa wa muhimu sana. Atomu kama mfumo na chembe zinazoiunda imesomwa kwa usahihi na kwa undani zaidi. Hii ilisababisha maendeleo yenye mafanikio ya sayansi kama vile fizikia ya nyuklia.
Mawazo ya kale kuhusu muundo wa maada
Dhana kwamba miili inayozunguka inaundwa na chembe ndogo zaidi ilifanywa katika nyakati za zamani. Wanafikra wa wakati huo waliwakilisha atomu kama chembe ndogo na isiyogawanyika ya dutu yoyote. Walibishana kwamba hakuna kitu katika ulimwengu kidogo kuliko atomu. Maoni kama hayo yalifanyika na wanasayansi wakuu wa Uigiriki na wanafalsafa - Democritus, Lucretius, Epicurus. Dhana za wanafikra hao leo zimeunganishwa chini ya jina "atomu ya kale".
Maonyesho ya zama za kati
Nyakati za kale zimepita, na katika Zama za Kati pia kulikuwa na wanasayansi ambao walitoa mawazo mbalimbali kuhusu muundo wa dutu. Hata hivyo, kutawaliwa kwa mitazamo ya kifalsafa ya kidini na nguvu za kanisa katika kipindi hicho cha historia ndio chanzo kikuu.ilikandamiza majaribio na matarajio yoyote ya akili ya mwanadamu kwa hitimisho na uvumbuzi wa kisayansi wa kimaada. Kama unavyojua, Mahakama ya Zama za Kati haikuwa na urafiki sana na wawakilishi wa ulimwengu wa kisayansi wa wakati huo. Inabakia kusemwa kwamba akili angavu za wakati huo zilikuwa na wazo lililotoka zamani kuhusu kugawanyika kwa atomi.
masomo ya karne ya 18-19
Karne ya 18 iliadhimishwa na uvumbuzi wa kina katika uwanja wa muundo wa kimsingi wa maada. Shukrani nyingi kwa juhudi za wanasayansi kama vile Antoine Lavoisier, Mikhail Lomonosov na John D alton. Kwa kujitegemea, waliweza kuthibitisha kwamba atomi zipo kweli. Lakini swali la muundo wao wa ndani lilibaki wazi. Mwisho wa karne ya 18 iliwekwa alama na tukio muhimu katika ulimwengu wa kisayansi kama ugunduzi wa mfumo wa upimaji wa vitu vya kemikali na D. I. Mendeleev. Huu ulikuwa upenyo wenye nguvu kweli kweli wa wakati huo na uliinua pazia juu ya ufahamu kwamba atomi zote zina asili moja, kwamba zinahusiana. Baadaye, katika karne ya 19, hatua nyingine muhimu kuelekea kufunua muundo wa atomi ilikuwa uthibitisho kwamba yoyote kati yao ina elektroni. Kazi ya wanasayansi wa kipindi hiki ilitayarisha ardhi yenye rutuba kwa uvumbuzi wa karne ya 20.
Majaribio ya Thomson
Mwanafizikia wa Kiingereza John Thomson alithibitisha mwaka wa 1897 kwamba atomi zina elektroni zenye chaji hasi. Katika hatua hii, mawazo ya uwongo kwamba atomi ndio kikomo cha mgawanyiko wa dutu yoyote hatimaye yaliharibiwa. VipiThomson aliweza kuthibitisha kuwepo kwa elektroni? Katika majaribio yake, mwanasayansi aliweka electrodes katika gesi yenye nadra sana na kupitisha mkondo wa umeme. Matokeo yake yalikuwa mionzi ya cathode. Thomson alisoma kwa uangalifu sifa zao na kugundua kuwa ni mkondo wa chembe zilizochajiwa ambazo husonga kwa kasi kubwa. Mwanasayansi aliweza kuhesabu wingi wa chembe hizi na malipo yao. Pia aligundua kuwa hawawezi kubadilishwa kuwa chembe zisizo na upande, kwani malipo ya umeme ni msingi wa asili yao. Hivi ndivyo elektroni ziligunduliwa. Thomson pia ndiye muundaji wa muundo wa kwanza wa ulimwengu wa muundo wa atomi. Kulingana na hayo, atomi ni kundi la vitu vilivyo na chaji chanya, ambamo elektroni zenye chaji hasi husambazwa sawasawa. Muundo huu unaelezea kutoegemea upande wowote kwa atomi, kwani malipo ya kinyume yanasawazisha kila mmoja. Majaribio ya John Thomson yakawa muhimu sana kwa utafiti zaidi wa muundo wa atomi. Hata hivyo, maswali mengi yalibaki bila majibu.
Utafiti wa Rutherford
Thomson aligundua kuwepo kwa elektroni, lakini alishindwa kupata chembe zenye chaji chanya kwenye atomi. Ernest Rutherford alirekebisha kutoelewana huko katika 1911. Wakati wa majaribio, akisoma shughuli za chembe za alpha kwenye gesi, aligundua kuwa kuna chembe zenye chaji chanya kwenye atomi. Rutherford aliona kwamba miale inapopitia gesi au sahani nyembamba ya chuma, chembe kidogo hukengeuka kwa kasi kutoka kwenye njia ya mwendo. Walitupwa nyuma kihalisi. Mwanasayansi alikisia hivyotabia hii inaelezewa na mgongano na chembe zenye chaji chanya. Majaribio kama haya yalimruhusu mwanafizikia kuunda kielelezo cha Rutherford cha muundo wa atomi.
Mtindo wa Sayari
Sasa mawazo ya mwanasayansi yalikuwa tofauti kwa kiasi fulani na mawazo yaliyotolewa na John Thomson. Mifano yao ya atomi pia ikawa tofauti. Uzoefu wa Rutherford ulimruhusu kuunda nadharia mpya kabisa katika eneo hili. Ugunduzi wa mwanasayansi ulikuwa wa muhimu sana kwa maendeleo zaidi ya fizikia. Mfano wa Rutherford unaelezea atomi kama kiini kilicho katikati, na elektroni zinazozunguka. Kiini kina malipo mazuri, na elektroni zina malipo hasi. Mfano wa Rutherford wa atomi ulidhani mzunguko wa elektroni kuzunguka kiini pamoja na trajectories fulani - obiti. Ugunduzi wa mwanasayansi ulisaidia kueleza sababu ya kupotoka kwa chembe za alpha na ikawa msukumo wa maendeleo ya nadharia ya nyuklia ya atomi. Katika kielelezo cha Rutherford cha atomi, kuna mlinganisho na mwendo wa sayari za mfumo wa jua kuzunguka jua. Huu ni ulinganisho sahihi sana na wazi. Kwa hiyo, kielelezo cha Rutherford, ambamo atomi huzunguka kiini katika obiti, iliitwa sayari.
Hufanya kazi Niels Bohr
Miaka miwili baadaye, mwanafizikia wa Denmark Niels Bohr alijaribu kuchanganya mawazo kuhusu muundo wa atomi na sifa za quantum za flux ya mwanga. Mtindo wa nyuklia wa Rutherford wa atomi uliwekwa na mwanasayansi kama msingi wa nadharia yake mpya. Kulingana na Bohr, atomi huzunguka kiini katika obiti za duara. Njia kama hiyo ya mwendo husababisha kuongeza kasielektroni. Kwa kuongezea, mwingiliano wa Coulomb wa chembe hizi na katikati ya atomi unaambatana na uundaji na utumiaji wa nishati ili kudumisha uwanja wa sumakuumeme wa anga unaotokana na harakati za elektroni. Chini ya hali kama hizi, chembe zenye chaji hasi lazima siku moja zianguke kwenye kiini. Lakini hii haifanyiki, ambayo inaonyesha utulivu mkubwa wa atomi kama mifumo. Niels Bohr aligundua kuwa sheria za thermodynamics ya classical iliyoelezewa na milinganyo ya Maxwell haifanyi kazi katika hali ya intraatomiki. Kwa hivyo, mwanasayansi alijiwekea jukumu la kupata muundo mpya ambao ungekuwa halali katika ulimwengu wa chembe za msingi.
Mawasilisho ya Bohr
Kwa kiasi kikubwa kutokana na ukweli kwamba kielelezo cha Rutherford kilikuwepo, atomi na viambajengo vyake vilisomwa vizuri, Niels Bohr aliweza kukaribia uundaji wa machapisho yake. Wa kwanza wao anasema kwamba atomi ina majimbo ya stationary, ambayo haibadilishi nishati yake, wakati elektroni hutembea kwenye obiti bila kubadilisha njia yao. Kwa mujibu wa postulate ya pili, wakati elektroni inakwenda kutoka obiti moja hadi nyingine, nishati hutolewa au kufyonzwa. Ni sawa na tofauti kati ya nguvu za hali ya awali na inayofuata ya atomi. Katika kesi hii, ikiwa elektroni inaruka kwenye obiti karibu na kiini, basi nishati (photon) hutolewa, na kinyume chake. Licha ya ukweli kwamba harakati za elektroni hazifanani kidogo na njia ya obiti iliyo kwenye duara madhubuti, ugunduzi wa Bohr ulitoa maelezo bora juu ya uwepo wa kanuni iliyotawaliwa.wigo wa atomi ya hidrojeni. Karibu wakati huo huo, wanafizikia Hertz na Frank, walioishi Ujerumani, walithibitisha mafundisho ya Niels Bohr juu ya kuwepo kwa hali ya utulivu, imara ya atomi na uwezekano wa kubadilisha maadili ya nishati ya atomiki.
Ushirikiano wa wanasayansi wawili
Kwa njia, Rutherford hakuweza kuamua malipo ya kiini kwa muda mrefu. Wanasayansi Marsden na Geiger walijaribu kuangalia tena taarifa za Ernest Rutherford na, kama matokeo ya majaribio ya kina na makini na mahesabu, walifikia hitimisho kwamba ni kiini ambacho ni sifa muhimu zaidi ya atomi, na malipo yake yote. imejilimbikizia ndani yake. Baadaye ilithibitishwa kuwa thamani ya malipo ya kiini ni nambari sawa na nambari ya ordinal ya kipengele katika mfumo wa mara kwa mara wa vipengele vya D. I. Mendeleev. Kwa kupendeza, upesi Niels Bohr alikutana na Rutherford na kukubaliana kabisa na maoni yake. Baadaye, wanasayansi walifanya kazi pamoja kwa muda mrefu katika maabara moja. Kielelezo cha Rutherford, atomi kama mfumo unaojumuisha chembe za msingi za kushtakiwa - yote haya Niels Bohr alizingatiwa kuwa sawa na kuweka kando kielelezo chake cha kielektroniki milele. Shughuli ya pamoja ya kisayansi ya wanasayansi ilifanikiwa sana na ikazaa matunda. Kila mmoja wao alijishughulisha na utafiti wa mali ya chembe za msingi na akafanya uvumbuzi muhimu kwa sayansi. Rutherford aligundua baadaye na kuthibitisha uwezekano wa mtengano wa nyuklia, lakini hii ni mada ya makala nyingine.
