98
22 – кестенің жалғасы
1
2
3
4
5
6
64 4.4
Қазіргі заманғы
әлемнің ғылыми
бейнесі.
1
Планета ауытқу
құбылысыдайындық
сұрақтарына жауаптар
65 4.5
Элементар
бӛлшектердің
проблемасы.
1
Элем.бӛлшектердайындық
сұрақтарына жауаптар
66 4.6
Радиоактивті
ыдырауды
компьютерлік
модельдеу.
1
Кӛрсетілген жоспар бойынша кейбір тақырыптарды түсіндіруде
компьютерлік моделдеуді қолдануды қарастырайық.
1) Атомныңалғашқыүлгілерінің бірін Дж. Томсон ұсынды. Бұл үлгіде атом
радиусы ~10
−10
м) оң зарядталған шар ретінде қарастырылады. Шардың ішінде
тепе-теңдік
жағдайының
маңында
электрондар
тербеліп
тұрады.
Электрондардың теріс зарядтарының қосындысы шарға біркелкі таралған
оң зарядты теңестіреді, сондықтан тұтас алғанда атом электрлік
бейтарап бӛлшек болады. Кейінгі зерттеулер бұл модельдің дұрыс емес екенін
кӛрсетті, сондықтан Томсон моделі қазір тек тарихи тұрғыдан қарастырылады.
Сурет 16 – Томсон моделінің монитордағы кескіні
99
2) Атомның ішінде электр зарядтарының орналасу тәртібін анықтау үшін
1911 жылы Резерфорд ӛзінің шекірттері Г. Гейгер және Э . Марсденмен
бірге альфа-бӛлшектер шоғын ӛте жұқа алтын фольгадан ӛткізіп, бірнеше
тәжірибелер жасады. Осы тәжірибелерді зерделеу нәтижесінде атомның
ядролық, басқаша айтсақ, планетарлық моделі ӛмірге келді.
Сурет 17 – Резерфорд тәжірибесінің монитордағы кескіні
Тәжірибенің нәтижесінде альфа-бӛлшектердің басым кӛпшілігі фольгадан
ӛткенде алғашқы бағыттан aуытқымайтыны (φ≈1-2°) анықталды. Бұл нәтиже,
негізінен, Томсон моделіне сүйеніп жасалған есептеулермен дәл келді. Бірақ,
альфа-бӛлшектердің мардымсыз аз бӛлігі 90°-тан артық бұрышқа ауытқитыны,
яғни олар фольгаға соғылып, кері бағытта ұшатыны таңдандырды. Сегіз мыңға
жуық бӛлшектердің біреуі ғана осындай үлкен бұрышқа ауытқиды екен! Мұны
Томсон моделі негізінде түсіндіру тіпті мүмкін болмады.
Тәжірибеде алынған нәтижелерді зерделей отырып, Резерфорд ӛз моделін
ұсынды. Ол атомның оң заряды оның ортасында орналасқан радиусы шамамен
10
−15
м ӛте аз кӛлемге жинақталған деген қорытындыға келді. Бұл орталық
бӛлшекті Резерфорд ядро деп атады. Атомның массасы түгел дерлік ядрода
шоғырланған. Ядроны айнала әртүрлі орбиталармен электрондар қозғалып
жүреді. Еңшеткі электрон орбитасының радиусы атомның радиусына тең,
R
a
≈10
−10
м. Бұл үлгі Күн жүйесінің құрылымына ұқсайтын болғандықтан, оны
атомның планетарлық моделідеп те атайды. Модель бойынша атом кӛлемінің
басым кӛпшілік бӛлігі "бос" болып шығады, ядроның радиусы
атомныңрадиусынан 100 000 есе кіші. Орбиталардағы электрондардың теріс
зарядтарының қосындысы ядроның оң зарядына тең, атом электрлік бейтарап.
100
Атомның ішіндегі бос кеңістік "ӛте үлкен". Сондықтан, фольга арқылы
ӛткенде альфа-бӛлшектерінің кӛбі ядродан алыс ӛтеді де, шашырамайды.
Электрондар альфа-бӛлшектен 8 мың еседей жеңіл болғандықтан,
оның қозғалыс траекториясын ӛзгерте алмайды. Тек ядроға тікелей қарсы келіп
қалған альфа-бӛлшектер ғана онымен әсерлесіп, кері ұшады. Мұндай
бӛлшектер саны ядро радиусының атом радиусына қатынасымен анықталады.
Жоғарыда біз тәжірибеге тек сапалық талдау жүргіздік. Резерфорд
сонымен қатар ӛз моделінің және Томсон моделінің негізінде
есептеу жұмыстарын жүргізді, олардың нәтижесі Резерфорд үлгісінің
дұрыстығын кӛрсетті. Бірақ классикалық физика тұрғысынан мұндай атомның
орнықты болуы мүмкін емес. Бұдан бұрын айтылғандай, зарядталған бӛлшек
үдемелі қозғалса, міндетті түрде сәулеленуі (электромагниттік толқындар
шығаруы) керек. Бұл сәулеленудің жиілігі электронның ядро маңында айналу
жиілігіне тең болуы тиіс. Электрон ядроны айнала дӛңгелек орбитамен
қозғалса, оның центрге тартқыш үдеуі бар. Олай болса, электрон сәуле шығара
отырып, ӛз энергиясын азайтуы тиіс. Энергияның (орбиталық жылдамдықтың)
азаюы электронның ядроға кулон күшінің әсерінен біртіндеп жақындап, ақыры
оған құлап түсуіне әкеп соғады. Бұған бар болғаны 10
−8
с-ка тең уақыт кетеді
екен және классикалық теория бойынша мұндай атомның сәулелену спектрі
тұтас болу керек, ал шын мәнінде атомдық спектрдің сызықтық болатынын
алдыңғы тақырыпта айтып кеттік.
Сайып келгенде, бұл жерде классикалық физиканың заңдары жүрмейтін
болып шықты. Тіпті жоғарыда әңгіме болған атомның планетарлық моделі, дәл
айтқанда ол бар болғаны нағыз атомның механикалық үлгісі екеніне біртіндеп
кӛзіміз жетеді.
3) Н. Бор 1913 жылы ӛзінің әйгілі постулаттарын ұсынды, олар
классикалық физикада қалыптасқан кӛзқарастарға қайшы келеді. Бордың
бірінші постулаты. Атомда электрондар қозғалатын стационар орбиталар бар.
Стационар орбитадағы атомдар сәуле шығармайды. Бордың екінші постулаты.
Электрон энергиясы Е
n
стационар орбитадан энергиясы Е
m
стационар орбитаға
ауысқанда, энергия кванты жұтылады не шығарылады. Ол энергия мына түрде
анықталады:
hν=E
n
– E
m
Достарыңызбен бөлісу: |
