Kādas daļiņas atradās Rutherford? Rutherfordas pieredzes pieredze un shēma

Ernest Rutherford ir izcils zinātnieks, kurš ir devis vairākus patiesi lielus atklājumus ķīmijā un fizikā. Kādu progresu fizika ir novedusi pie jauna attīstības ceļa? Kādas daļiņas atradās Rutherford? Sīkāka informācija par pētnieka biogrāfiju un zinātnisko darbību atrodama rakstā.

Dzīves ceļa sākums

Rutherfordas biogrāfija sākas ar Jaunzēlandes Spring Grove mazpilsētu. Tur 1871. gadā kāda imigrantu ģimene piedzima nākamo fiziku un zinātnieku. Viņa tēvs, skotsmens pēc piedzimšanas, bija kokapstrādes meistars, un tam bija savs uzņēmums. No tā Rutherford ieguvis noderīgas dizaina iemaņas turpmākajam darbam.

Pirmie panākumi jau ir notikuši skolā, kur izciliem pētījumiem viņš saņēma stipendiju koledžai. Pirmkārt, Ernest Rutherford studē Nelsona koledžā, pēc tam dodas uz Kenterberi. Ņemot brīnišķīgu atmiņu un izcilas zināšanas, viņš ievērojami atšķiras no citiem studentiem.

Rutherford saņem balvu matemātikā, raksta pirmo zinātnisko darbu par fiziku "Magnetizēšana dzelzs augstfrekvences izlādē." Saistībā ar darbu viņš izgudro vienu no saviem pirmajiem instrumentiem magnētisko viļņu atpazīšanai.

1895. gadā fiziķis Rutherfords ar ķīmiķi McLaren apgalvo, ka viņam ir Pasaules izstāžu stipendija. Līdz ar to sacensību dalībnieks atsakās piešķirt balvu, un Rutherfordam tiek dota laba iespēja uzvarēt zinātnisko pasauli. Viņš dodas uz Angliju Cavendish laboratorijā un kļūst par zinātņu doktori Džozefa Tomsona vadībā.

Zinātniskie darbi un sasniegumi

Ierodoties Anglijā, studentam gandrīz nav pietiekami stipendiju. Viņš sāk strādāt par pasniedzēju. Rutherfordas zinātniskais vadītājs nekavējoties atzīmēja savu milzīgo potenciālu un nekļūdījās. Tomsons uzaicināja jauno fiziku pētīt gāzes jonizāciju ar rentgena stariem. Kopā zinātnieki atklāja, ka rodas pašreizējās piesātinājuma parādība.

Pēc veiksmīga darba ar Thomson viņš dodas dziļāk pētījumā par Bekerela stariem, kas vēlāk Maria Sklodowska-Curie aicina radioaktīvu. Šajā laikā viņš veic savu pirmo svarīgo atklājumu, atklājot daļiņu esamību, kas iepriekš nav zināma, pētot urāna un torija īpašības.

Vēlāk viņš kļuva par Monreālas universitātes profesoru. Kopā ar Frederiku Soddi zinātnieks izvirza ideju pārveidot elementus sabrukšanas procesā. Tajā pašā laikā Rutherfords rakstīja zinātniskos darbus "Radioaktivitāte" un "Radioaktīvās transformācijas", kas viņam rada slavu. Viņš kļūst par Royal Society biedru, tam piešķirts cēls tituls.

Lai pētītu radioaktīvo elementu sabrukšanu 1908. gadā, Ernestu Rutherfordu saņēma Nobela prēmija. Zinātnieks atklāja torija izstādi, elementu mākslīgo pārveidošanu par slāpekļa kodolu apstarošanu un uzrakstīja trīs darbu apjomus. Viens no viņa svarīgākajiem sasniegumiem ir atomu kodola modeļa izveide.

Kādas daļiņas atradās Rutherford?

Radiofrekvenču starojuma pētījumā Rutherfords nebija pirmais. Pirms viņa šo jomu aktīvi apgūst fiziķis Bekerels un Curie pāris. Tad radioaktivitātes parādība tika atklāta pavisam nesen, un enerģētika tika uzskatīta par ārēju avotu. Rutherforda rūpīgi pētot urāna sāļus un to īpašības, novērots, ka Becquerel atklātie stari ir neviendabīgi.

Eksperiments Rutherford ar foliju parādīja, ka radioaktīvā staru kūle tiek sadalīta vairākās daļiņu plūsmas. Viena alumīnija folijas plūsma spēj absorbēt, otra - caur to. Katrs no tiem ir mazu elementu kopums, ko sauc par zinātnieka alfa un beta daļiņām vai stariem. Divus gadus vēlāk franču Villar atvēra trešo staru tipu, kuru, kā Rutherford sauca, sauca par gamma stariem.

Rutherfordas atklātajām daļiņām bija milzīga ietekme uz kodolfizikas attīstību. Tika panākts izrāviens, un tika pierādīts, ka enerģija nāk no pašu urāna atomu. Alfa daļiņas tika definētas kā pozitīvi lādētas hēlija atomi, beta daļiņas bija elektroni. Vēlāk atklātie gamma daļiņas ir elektromagnētiskais starojums.

Radioaktīvā sabrukšana

Rutherforda atklāšana deva impulsu ne tikai fiziskajai zinātnei, bet arī sev. Viņš turpina pētīt radioaktivitāti Monreālas universitātē Kanādā. Kopā ar ķīmiķi Soddy viņi veic virkni eksperimentu, ar kuriem viņi atzīmē, ka atoms mainās tā daļiņu emisijas laikā.

Kā viduslaiku alķīmiķi, zinātnieki pārvērš urānu par svinu, padarot vēl vienu zinātnisku izrāvienu. Tādējādi tika atklāts radioaktīvais sabrukums. Likums, saskaņā ar kuru notiek sabrukšana, Rutherford un Soddy aprakstīts darbos "Radioaktīvā transformācija" un "Radiācijas un torija radioaktivitātes salīdzinošais pētījums".

Pētnieki nosaka lūzuma intensitātes atkarību no radioaktīvo atomu skaita paraugā, kā arī no pagātnes laika. Tika atzīmēts, ka laika gaitā sabrukšanas aktivitāte samazinās ģeometriski. Katrai vielai tas prasa laiku. Ņemot vērā lūzuma ātrumu, Rutherfordam izdevās formulēt pussadalīšanās principu.

Atomu planētu modelis

20. gadsimta sākumā daudzi eksperimenti jau tika veikti, lai izpētītu atomu raksturu un radioaktivitāti. Rutherford un Villar atver alfa, beta un gamma starus, un Džozefs Tomsons savukārt atver elektronu. Viņš mēra elektronu uzlādes masas attiecību un pārbauda, vai daļiņa ir atoma daļa.

Pamatojoties uz viņa atklājumiem, Thomson izveido atomu modeli. Zinātnieks uzskata, ka pēdējam ir sfēriska forma, uz visas virsmas sadalot pozitīvi lādētas daļiņas. Bumbas iekšpusē ir negatīvi lādēti elektroni.

Dažus gadus vēlāk Rutherfords atspēko viņa skolotāja teoriju. Viņš apgalvo, ka atoms ir kodols, kas ir pozitīvi uzlādēts. Un ap viņu, tāpat kā planētas ap sauli, elektroni spin ar Coulomb spēku ietekmi.

Rutherforda eksperimenta shēma

Rutherfords bija izcils eksperiments. Tāpēc, apšaubot Thomson modeli, viņš nolēma to atspēkot pēc pieredzes. Tomsona atoms bija jāizskatās kā sfērisks elektronu mākonis. Tad alfa daļiņas brīvi jāpārnes caur foliju.

Eksperimentam Rutherfords izstrādāja ierīci no svina kaste ar nelielu caurumu, kurā atrodas radioaktīvais materiāls. Kasete absorbēja alfa daļiņas visos virzienos, izņemot gadījumus, kad bija caurums. Tas radīja daļiņu virziena plūsmu. Uz priekšu bija vairāki svina ekrāni ar spraugām, lai izsmeltos daļiņas, kas atšķiras no konkrētā kursa.

Skaidri fokusētais alfa staru kūlis, kas iet caur visiem šķēršļiem, tika novirzīts uz ļoti plānu zelta folijas loksni . Aiz viņas bija fluorescējošs ekrāns. Katrs daļiņu kontakts ar to tika reģistrēts kā zibspuldze. Tātad bija iespējams novērtēt daļiņu novirzi pēc ietves pa foliju.

Pārsteidzoši pats Rutherfords, daudzas daļiņas atkāpās lielos leņķos, daži pat 180 grādi. Tas ļāva zinātniekam pieņemt, ka lielākā daļa atoma ir tajā ietilpīga blīvā viela, ko vēlāk sauc par kodolu.

Rutherforda eksperimenta shēma:

Modelis kritika

Sākotnēji tika kritizēts Rutherford kodolmodelis, jo tas bija pretrunā ar klasiskās elektrodinamikas likumiem. Rotējošajam elektronam ir jādzīvo enerģija un jāizstaro elektromagnētiskie viļņi, bet tas nenotiek, kas nozīmē, ka viņi atpūšas. Šajā gadījumā elektroniem vajadzētu nokrist uz kodola, nevis vērpt apkārt.

Lai risinātu šo parādību, samazinājās Nils Bohr. Viņš apgalvo, ka katram elektronam ir sava orbītā. Lai gan elektrons atrodas uz tā, tas neizdala enerģiju, bet tam ir paātrinājums. Zinātnieks iepazīstina ar kvantu jēdzienu - enerģijas daļas, kas atbrīvojas, kad elektroni pāriet uz citiem orbīta veidiem.

Tādējādi Niels Bohr kļuva par vienu no jaunās zinātnes nozares dibinātājiem - kvantu fizikā. Rutherforda modeļa pareizība ir pierādīta. Tā rezultātā jautājuma un tā kustības jēdziens ir pilnīgi mainījies. Un šo modeli dažreiz sauc par Bohra-Rutherforda atomu.

Interesanti fakti par zinātnieku

Nobela prēmija Ernest Rutherford saņēma agrāk, nekā izdarīja vissvarīgāko viņa dzīves sasniegumu - atklāja atomu kodolu un uzstādīja planētas modeli atomu.

Rutherforda izcilais atklājums noveda pie jauna nozares rašanās, kurā tiek pētīta atomu kodola struktūra. To sauca par kodolmateriālu vai kodolmateriālu fiziku.

Fizikam bija ne tikai pētījumi, bet arī talantu mācīšana. Divpadsmit viņa skolēni bija Nobela prēmijas laureāti fizikas un ķīmijas jomā. Starp tiem ir Frederiks Sodijs, Henrijs Moselejs, Otto Gans un citi slaveni cilvēki.

Zinātniekam bieži vien tiek piedēvēts slāpekļa atklāšana, kas ir kļūdains. Galu galā tas bija vēl viens slavens Rutherfords. Gāzi atklāja botanists un ķīmiķis Daniels Rutherfords, kurš dzīvoja gadsimtu pirms izcilā fizika.

Secinājums

Britu zinātnieks Ernest Rutherford ir kļuvis slavens starp kolēģiem par viņa vēlmi eksperimentus. Visā savas dzīves laikā zinātnieks ir veicis daudzus eksperimentus, ar kuriem viņam izdevās atvērt alfa un beta daļiņas, formulēja likumu par sabrukšanu un pusizturību, izstrādāja atomu planētu modeli. Pirms tiek uzskatīts, ka enerģija ir ārējs avots. Bet pēc zinātniskās pasaules iemācījušies, ko Rutherfordas daļiņas atklājušas, fiziķi mainīja savus prātus. Zinātnieku sasniegumi palīdzēja veikt milzīgus soļus fizikas un ķīmijas attīstībā, kā arī veicināja tādas nozares kā kodolfizikas rašanos.