Атомная физика, опыты Резерфорда

1. Опыт Резерфорда и ядерная модель атомной структуры
2. Открытие, каких микрочастиц осуществил Эрнест Резерфорд?
3. Радиоактивный распад

Ранние мнения об атомах как совершенно неразделимых наименьших элементах возникли еще в античности, но лишь XVIII веке получилось представить доказательства реального существования данных элементарных частиц.

Непосредственно проблема об обустройстве атома внутри особо не волновала ученых, поскольку в то время атомы рассматривались как полностью неразделимые элементарные частицы. На заре XIX столетия изучение построения физических объектов на атомной основе существенно углубилось.

В 1833 году, осуществляя ряд опытов, которые взаимосвязанные со спецификой деятельности электролиза, исследователи установили, что ток в растворе изучаемого объекта является сглаженным передвижением частиц, положительно заряженных, то есть ионов. В результате данных экспериментом был определен элементарный заряд иона, его назвали электрическим элементарным зарядом.

В соответствии с изменениями определений основных единиц Международной системы единиц (СИ), которое вступило в силу в 2019 году, элементарный электрический заряд приравнивается значению \(1,602176634∙10^{−19}\) Кулон. Элементарный электрический заряд тесно взаимосвязан с постоянной тонкой структурой, описывающей электромагнитное взаимодействие.

На основе осуществленных экспериментов возможно произвести основной вывод о том, что внутри атомов существует огромнейшее число электрических зарядов. Существенное место в формировании идеи атомизма занимает знаменитый российский ученый энциклопедист Дмитрий Иванович Менделеев, который осуществлял исследования в области химии, физики, а также в других научных направлениях. Д. И. Менделеев в 1869 году предложил миру собственную периодическую систему элементов, определяющую потребность в единой атомной природе.

В конце XIX столетия английский физик Джозеф Джон Томсон провел несколько значимых исследований, в частности:

• Явление прохождения электротока при небольших напряжениях через газообразное вещество, которое облучалось рентгеновским излучением.
• Изучение «катодных лучей» (электронных пучков). Таким образом, были предоставлены свидетельства, что электронные пучки обладают корпускулярной природой и включают в себя отрицательно заряженные частицы субатомной величины. Данные опыты послужили основой открытия электронов в 1897 году.

Джон Томсон произвел измерения отношения заряда главного компонента к массе. Опыты Джона Томсона осуществили подтверждение, что электроны обязательно являются составной частью атомов.

В результате всех известных проведенных опытов и экспериментов в конце XIX, в начале XX столетия, возможно смело заявлять, атомная структура вещества довольно многостороння и обладает сложнейшим внутренним построением. Атомы считаются нейтральной структурой, причем электроны осуществляют функции носителей отрицательного заряда веществ, вес которых образовывает лишь небольшую долю атомной системы.

Опыт Резерфорда и ядерная модель атомной структуры

Эрнест Резерфорд в процессе собственной научной деятельности осуществил большое количество открытий, как в химии, так и в физике. Эрнест Резерфорд является крупнейшим представителем британской экспериментальной физической школы, которой типично устремлением постичь сущность физических явлений.

Эрнест Резерфорд установил, что модель Джона Томсона является недостаточной и неправильной. Резерфорд сделал предложение использования зондирования веществ с помощью альфа-частиц, которые образуются при радиоактивном распаде определенных химических элементов.

Масса альфа-частицы равна примерно 4,00151 атомной единицы массы – это около \(6,64466∙10^{−27}\) килограмм, что эквивалентно энергии 3´727,37941 мегаэлектронвольт. Масса альфа-частицы приблизительно в 7300 раз больше массы электрона, а положительный заряд можно сравнить с удвоенным элементарным зарядом.

В собственных трудах Эрнест Резерфорд всегда применял альфа-частицы с конкретной кинетической энергией в 5 мегаэлектронвольт (скорость данных частиц довольно большая, и составляет около 107 метров в секунду, но значительно ниже скорости света).

В 1919 году Эрнест Резерфорд произвел искусственную ядерную реакцию, атакуя быстрыми α-частицами атомы азота. Данное открытие спустя два десятилетия привело к созданию атомной бомбы. Он также осуществлял множество экспериментов, осуществляя «атаки» на более тяжелые химические элементы. Эрнест Резерфорд доказывал, что атомы электронов не обладают возможностью радикально осуществить изменения траектории частиц по причине небольшого собственного веса. Рассеяние и преобразование первоначального направления перемещения альфа-частиц имеет возможность создать исключительно тяжелый «артиллерийский обстрел».

Кардинальные мнения о внутреннем построении атома, выступавшие из экспериментов Эрнеста Резерфорда, обязывали большое количество ученых придавать сомнению их действительности и достоверности. Эрнест Резерфорд сам подавал сомнениям собственные результаты, по данной причине, первые публикации в научной литературе появились лишь через 2 года после начала экспериментальных опытов.

Основываясь на традиционных взглядах о беспорядочности перемещения микрочастиц, Резерфорд сделал предложение планетарной модели атома. В соответствии с этой теорией, в центральной части атома располагается ядро, имеющее положительный потенциал, в котором в большей степени находится фактически вся элементарная масса. В целом, атом считается нейтральным, но, как правило, в спокойном состоянии электроны располагаться не могут, поскольку они в результате упали бы на ядро.

Сложно разобраться самому?

Попробуйте обратиться за помощью к преподавателям

Тип задания Выберите тип заданияКонтрольнаяРешение задачКурсоваяРефератОнлайн-помощьТест дистанционноДипломЛабораторнаяОнлайн-репетиторЧертежОтчет по практикеЭссеОтветы на билетыПрезентацияПеревод с ин. языкаДокладСтатьяСочинениеМагистерская диссертацияКандидатская диссертацияБизнес-планПодбор литературыШпаргалкаПоиск информацииРецензияДругое

Предмет

E-mail

Узнать стоимость

это быстро и бесплатно

Открытие, каких микрочастиц осуществил Эрнест Резерфорд?

В исследовании нестабильности радиоактивного излучения и распада Эрнест Резерфорд не является первопроходцем. До него данное научное направление энергично исследовал французский физик, лауреат Нобелевской премии по физике и один из первых исследователей радиоактивности Антуан Анри Беккерель. Также огромный вклад в изучение радиоактивности внесли супруги Кюри: французский физик, один из первооткрывателей радиоактивности, член Французской Академии наук, лауреат Нобелевской премии по физике Пьер Кюри, и его жена польская и французская ученая-экспериментатор (физик, химик) Мария Склодовская-Кюри.

Радиоактивные явления были открыты меньше двух столетий назад, и энергия рассматривалась, как внешний источник. Тщательно изучая урановые соли и их свойства, Эрнест Резерфорд отметил, что открытые Антуаном Анри Беккерелем лучи представляются разнородными. Опыты Эрнеста Резерфорда с золотой фольгой показал, что радиоактивный луч разделятся на 3 потока частиц:

• Фольга в полной мере осуществляет поглощение первого потока частиц;
• Второй поток частиц имеет возможность прохождения через фольгу;
• Третий поток является большим количеством малых компонентов, именуемых учеными α-частицами, β-частицами либо лучами.

Эрнест Резерфорд осуществлял исследования явлений радиоактивности, в частности:

• Радиоактивные превращения;
• Закон радиоактивного распада;

В том числе, ученый, совместно со своими учениками: немецким физиком Вильгельмом Гейгером и новозеландским физиком Эрнестом Марсденом, осуществил серию опытов, получивших впоследствии наименование эксперимент Гейгера-Марсдена.

Был осуществлен чрезвычайный прорыв и подтверждено, что энергетический потенциал первоначально распространяется непосредственно из атомов урана. α-частицы оказались положительными зарядами атома гелия, β -частицы осуществляли функции электронов. Со временем обнаруженные γ-частицы являлись электромагнитным излучением.

Радиоактивный распад

Открытие, осуществленное Эрнестом Резерфордом, произвело великолепный импульс не лишь в физике, но и сам ученый получил большой стимул для дальнейшей научной деятельности. Эрнест Резерфорд принял решение продлить исследования в области радиоактивного излучения в Монреальском университете, который находится в Канаде.

Совместно с английским радиохимиком Фредериком Содди (член Лондонского королевского общества, лауреат Нобелевской премии по химии), Эрнест Резерфорд произвел некоторое количество опытов, благодаря которым предложил теорию радиоактивного распада, ставшую началом формирования нынешнего учения об атоме и атомной энергии. А также, ученые установили, что атом преобразовывается в процессе испускания собственных частиц.

Аналогично алхимикам средних веков, исследователи преобразовали уран в свинец, реализуя следующий научный бум. Таким образом, было осуществлено открытие радиоактивного распада. В 1903 году Эрнест Резерфорд и Фредерик Содди определили, что радиоактивный распад проходит по закону, который описывает процесс мономолекулярной реакции. Описание этого закона ученые произвели в труде под названием «Радиоактивное превращение».

Было установлено, что через определенное время динамичность и насыщенность распада снижается четко в геометрической прогрессивности. Для любого вещества требуется собственное время распада. На основании темпов распада физики в последующем изложили признак полураспада.

Эрнест Резерфорд являлся гениальным исследователем прошлого. По данной причине, засомневавшись в гипотезе и модели Джозефа Джона Томсона, Резерфорд принял решение представить доказательства собственных убеждений экспериментальным способом. Атом Томсона обладал видом шарообразного облака из электронов, где все α-частицы обязаны были бы легко осуществлять проход через фольгу.

Для осуществления опытов Эрнест Резерфорд был вынужден осуществить конструкцию специализированного устройства из контейнера с проемами, в котором ученый расположил радиоактивное вещество. Данный контейнер был сделан из свинца. Данный контейнер в полной мере осуществлял поглощение α-частиц во все стороны, помимо тех, где находились сделанные проемы. Таким образом, был сформирован ориентированный поток частиц. Спереди располагалось два экрана из свинца с устроенными щелями для отсеивания бесполезных частиц, неожиданно уклоняющиеся от указанного курса.

Не нашли то, что искали?

Попробуйте обратиться за помощью к преподавателям

Тип работы Выберите тип работыКонтрольнаяРешение задачКурсоваяРефератОнлайн-помощьТест дистанционноДипломЛабораторнаяОнлайн-репетиторЧертежОтчет по практикеЭссеОтветы на билетыПрезентацияПеревод с ин. языкаДокладСтатьяСочинениеМагистерская диссертацияКандидатская диссертацияБизнес-планПодбор литературыШпаргалкаПоиск информацииРецензияДругое

Предмет

E-mail

Узнать стоимость

это быстро и бесплатно

Английский физик Резерфорд обрел знаменитость посреди своих соратников стремлением к новым, творческим опытам. В течение собственной жизни ученый осуществил большое количество экспериментов, с помощью которых сумел осуществить открытия α-частиц, а также β-частиц. Также осуществил описание законов распада и полураспада некоторых элементов, изложить описание планетарной модели атома.

До данных описаний рассматривалось, что потенциал энергии считается лишь внешним источником. Однако после открытий α-частиц и β-частиц, ученые отказались от предыдущих своих скептических рассуждений. Успешные результаты деятельности Эрнеста Резерфорда осуществили поддержку многим научным направлениям произвести большой прыжок в формировании химии и физики, в том числе, благоприятствовали появлению такой отраслевому направлению как ядерная физика.