История и методология естествознания. Кудрявцев С.П. - 23 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

бой сферу, равномерно заряженную положительным электричеством, в центре которой помещен электрон. Томсон
опирается на эту модель и предлагает свою.
Модель Томсона представляла собой равномерно заряженную положительным зарядом сферу, в которой
вращались или покоились электроны (корпускулы, как их называл Томсон). Поскольку атом в целом нейтрален,
то общий заряд электронов равен положительному заряду сферы. Объем сферы гораздо больше объема корпус-
кулы. Электроны вращаются по круговым орбитам, расположенным на различных расстояниях от центра сфе-
ры, зависящих от скорости электронов. При некоторой скорости корпускулы достигают поверхности сферы, а
дальнейшее увеличение скорости заставляет их покидать сферу. Это означает, что атом распался. Томсон за-
ключает, что атом устойчив тогда, когда кинетическая энергия корпускул не превышает некоторой предельной
величины.
Модель Томсона не была свободна от недостатков. Главным из них был вопрос о распределении положи-
тельного заряда в атоме, размерах положительно заряженной сферы. Томсон знал об этом слабом месте своей
модели.
В книге "Корпускулярная модель вещества" он писал: "В каком виде положительное электричество пре-
бывает в атоме – это вопрос, относительно которого мы в настоящее время осведомлены весьма мало..." За от-
сутствием определенных сведений о том, в каком виде положительное электричество находится в атоме, мы
рассмотрим такое распределение положительного электричества, которое представляет собой случай, наиболее
доступный для математического вычисления, именно когда это электричество представляет собой шар посто-
янной плотности..." Для простоты Томсон предполагал, что электроны в его модели размещаются в одной плос-
кости. Эти слабости его модели проявились при объяснении различных физических и химических явлений. Так,
томсоновская модель атома позволяла объяснить линейчатый спектр атомов, однако закономерности в спектрах
не удалось объяснить. Не удалось полностью объяснить и периодическую систему, хотя, безусловно, модель
Томсона обнаруживала сходство с законом Менделеева.
Модели атома Томсона был нанесен удар исследованиями Резерфорда и его учеников по рассеянию α-
частиц. Суть этих исследований заключалась в следующем. Поток α-частиц, испускаемых радием, пропускался
через маленькое отверстие в трубку с откаченным из нее воздухом. На небольшом расстоянии от отверстия на-
ходился сернистоцинковый экран. При ударе о него α-частиц получалось изображение светлого пятна. При
закрывании отверстия тонкой металлической пластинкой изображение светлого пятна на экране несколько раз-
мывалось, т.е. α-частицы рассеивались веществом металлической пластинки. Изучение рассеяния показало, что
небольшое число α-частиц (примерно 1/8000) отклонялось на угол больше 90°. Модель Томсона не допускала
таких больших отклонений. Математический расчет показывал, что такие большие отклонения могут происхо-
дить, если α-частицы попадают под влияние сильных электрических полей, существующих вокруг зарядов,
сконцентрированных в очень малом объеме. Электрическое поле, создаваемое положительно заряженной, раз-
мытой по всему объему атома сферой, не могло оказывать такого сильного влияния на α-частицу, и ее столкно-
вение с электроном не могло повлиять на траекторию движения, поскольку масса α-частицы почти в 8000 раз
больше массы электрона. Поэтому Резерфорд приходил к выводу, что почти вся масса атома сосредоточена в
положительно заряженном ядре. Вокруг него, как планеты вокруг Солнца, вращаются электроны.
Модель атома Резерфорда – новый этап в развитии физики атома.
9.2. Резерфорд и планетарная модель атома
Эрнест Резерфорд родился в 1871 г. в деревне Брайтуотер в Новой Зеландии. Отец его, небогатый фермер,
имел большую семью из 12 детей. Эрнест был четвертым ребенком. Отец не мог дать всем детям хорошего об-
разования, и поэтому Резерфорд со школы учился так, что добивался всегда стипендий для продолжения обра-
зования. Он окончил небольшой Кентерберийский университет с отличием, получил степень магистра по физике и
математике в 1894 г. Кроме того он получил премию, которую присуждали наиболее талантливым выпускникам
провинциальных университетов для прохождения стажировки в лучших университетах Англии. В Кембридж-
ском университете по инициативе Томсона с 1895 г. допускались молодые талантливые исследователи из дру-
гих стран мира. До этого здесь могли учиться только англичане. Среди первых иностранцев, приехавших в
Кембридж в Кавендишскую лабораторию был Резерфорд. До приезда в Кембридж Резерфорд не встречался с
Томсоном. Он, конечно, хорошо знал научные труды Томсона и представлял его важным и старомодным чело-
веком, но первая же встреча с руководителем Кавендишской лаборатории поразила Резерфорда своей теплотой
и сердечностью. О своем впечатлении от этой встречи Резерфорд написал своей невесте: "Томсон очень при-
ятен в разговоре и отнюдь не допотопный ученый... Я очень доволен, что приехал в Кембридж... Томсон восхи-
тителен".
Резерфорд приехал в лабораторию со своей темой по вопросам телеграфии без проводов, начатой еще в
Новой Зеландии. Томсон в это время занимался исследованием электропроводности газов под действием не-
давно открытых рентгеновских лучей.
В 1896 г. на собрании Британской ассоциации Резерфорд познакомился с результатами исследований
итальянского ученого Гульельмо Маркони (1874 – 1937), которому удалось уловить электрические сигналы на
расстоянии, вдвое превышавшем расстояние, на котором принимал сигналы Резерфорд. Узнав об исследовани-
ях Маркони, Резерфорд прекратил дальнейший эксперименты со своим детектором. Его заинтересовали иссле-
дования Томсона. Томсон предложил Резерфорду провести совместное исследование по изучению явления ио-
низации газов под действием рентгеновских лучей. Это было в марте 1896 г., а уже в ноябре появилась статья, в
которой приводились важные результаты совместных исследований Томсона и Резерфорда.

Страницы