卢瑟福原子模型

我们都看到了有利条件。以前人们认为电子在原子都带正电荷分布,就像布丁里的李子一样。换句话说,人们认为正电荷存在于整个原子中,而负电子不均匀地分布在原子上,就像布丁中的李子。原子模型的这个概念被称为原子布丁中的梅子模型。这个概念是由j。j。汤姆森提出的,他也是电子的发明者。作为根据布丁里的李子模型一个原子的正电荷和负电荷分布在整个原子体中,在一个原子中必须没有任何集中的质量。
1899年,曼彻斯特大学(Manchester University)的欧内斯特·卢瑟福(Ernest Rutherford)发现了阿尔法粒子,这种粒子是由铀等放射性物质发射出来的带正电的氦离子。当这些阿尔法粒子撞击涂有硫化锌的屏幕时,就会产生亮点。由于原子中没有集中的质量,因此,据预测,如果带正电荷的阿尔法粒子轰击薄金属箔,那么所有这些阿尔法粒子将通过箔,而不会在它们的旅行路径上产生很大的偏差。

的小电场原子的发展对粒子的运动影响不大。所以我们预测可能会小于1o粒子运动路径的偏转。这一预测启发欧内斯特·卢瑟福进行实验,以验证“布丁里的李子”模型的原子。他指示他的同事欧内斯特·马斯登(Ernest Marsden)和汉斯·盖格(Hans Geiger)用α粒子轰击薄金属箔来验证这一预测。根据指示,欧内斯特·马斯登和汉斯·盖格做了一个实验,创造了历史。他们在阿尔法射线枪前放置了一层很薄的金薄膜。他们还在黄金薄膜周围放置了一个硫化锌屏,以观察当阿尔法粒子撞击黄金薄膜时其上的亮点。他们在一间黑屋子里做实验。他们在实验中观察到,正如预测的那样,阿尔法粒子正穿过薄膜并撞击薄膜后面的硫化锌屏。

但在数了数屏幕上的亮点后,他们发现一个意想不到的结果出现了。所有的阿尔法粒子并没有像预期的那样以直线的方式穿过箔。被轰击过的阿尔法粒子中,只有很小一部分在穿过金箔时改变了它们的旅行方式。不仅粒子偏离了它们的方向,而且很少有粒子直接反弹回源或阿尔法枪。在对观测结果进行详细研究后,欧内斯特·马斯登和汉斯·盖格向欧内斯特·卢瑟福提交了一份报告。在观看和研究了他们的报告后,卢瑟福预测了一个不同的模型原子它被称为卢瑟福原子模型

他预测,直接反弹的阿尔法粒子一定与一些更重的质量发生了碰撞,这些质量应该是带正电荷的。这也发现了一些被转移的阿尔法粒子没有被反弹回来但是它们有一个非常大的转移角度。通过观察不同的偏转角度和与这些角度相偏转的粒子的数量,他预测正电荷也会受到相对较大的集中正电荷的影响。他说在一个原子中,质量和正电荷的浓度在同一个地方,这是原子的中心,他称之为原子核。他还指出,除了中心原子核之外,原子的整个空间都是空的。

在金箔实验之后,卢瑟福给出了一个更真实的原子模型。这个模型也被称为核原子模型原子的行星模型。这个模型是在1911年给出的。根据卢瑟福的原子模型在美国,几乎所有原子的质量都集中在这个原子核里。这个原子核带正电,周围环绕着微小的光带负电的粒子,这些粒子被称为电子。这些电子以同样的方式绕着原子核循环,就像行星在行星系中绕着太阳循环一样。这就是为什么这个模型也被称为原子的行星模型

核的半径约为10-13年厘米。电子绕原子核运动的环形路径半径约为10-12年厘米是电子直径的最大值。的半径原子大约是108厘米。因此,就像一个行星系统一样,原子也具有非常开放的性质,因此它可以被各种高速粒子穿透。卢瑟福的行星原子模型如下图所示
卢瑟福原子模型
在带正电的原子核和绕原子核运动的带负电的电子之间存在着一种引力。这种在带正电的原子核和带负电的电子之间的静电力类似于太阳和围绕太阳旋转的行星之间的引力。这个行星原子的大部分是开放空间,没有提供任何东西电阻对于带正电荷的微小粒子,比如阿尔法粒子的通过。
原子核很小,密度大,带正电,这就导致了带正电粒子的散射。这个带正电的阿尔法粒子被带正电的原子核散射的现象,解释了欧内斯特·卢瑟福观察到的带正电的阿尔法粒子被金箔散射的现象。的欧内斯特·卢瑟福原子模型成功替换原子模型汤姆逊的葡萄干布丁模型由英国物理学家J.J.汤姆森爵士提供。

根据欧内斯特·卢瑟福的原子模型,电子不依附于原子的质量。电子要么在空间中静止不动,要么绕着原子核作圆周运动。但如果电子是静止的,它们必然会由于电子和原子核之间的引力而落到原子核上。另一方面,如果电子沿圆周运动,那么根据电磁理论,电子的加速电荷会不断地失去它的能量,并向下进入原子核,如下图所示,卢瑟福原子模型不能解释为什么电子没有落入带正电荷的原子核。
电子
因此,卢瑟福的原子模型的缺陷可以描述如下-

  1. 卢瑟福的原子模型不能解释电子在轨道上的分布。
  2. 卢瑟福的原子模型并不能解释原子作为一个整体。

以上缺点卢瑟福的原子模型克服了玻尔的原子模型(1913)。

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