Вход

История открытий в области строения атомного ядра

Реферат по физике
Дата добавления: 05 сентября 2011
Язык реферата: Русский
Word, rtf, 73 кб
Реферат можно скачать бесплатно
Скачать
Данная работа не подходит - план Б:
Создаете заказ
Выбираете исполнителя
Готовый результат
Исполнители предлагают свои условия
Автор работает
Заказать
Не подходит данная работа?
Вы можете заказать написание любой учебной работы на любую тему.
Заказать новую работу
История открытий в области строения атомного ядра Содержание История открытий в области строения атомного ядра 3 1 Модели атома до Бора 3 2 Открытие атомного ядра 4 3 Атом Бора 7 4 Расщепление ядра 8 Литература…………………………………………………………………… 10 История открытий в области строения атомного ядра Изучение атомного ядра вынуждает заниматься элементарными частицами. Причина этого ясна: в ядрах атомов частиц так мало, что свойства каждой из них в отдельности не усредняются, а, напротив, играют определяющую рол ь. 1) Модели атома до Бора Развитие исследований радиоактивного излучения, с одной стороны, и кван товой теории - с другой, привели к созданию квантовой модели атома Резер форда - Бора. Но созданию этой модели предшествовали попытки построить м одель атома на основе представлений классической электродинамики и ме ханики. В 1904 году появились публикации о строении атома, одни из которых пр инадлежали японскому физику Хантаро Нагаока, другие - английскому физик у Д.Д. Томсону. Нагаока представил строение атома аналогичным строению солнечной сист емы: роль Солнца играет положительно заряженная центральная часть атом а, вокруг которой по установленным кольцеобразным орбитам движутся “п ланеты” - электроны. При незначительных смещениях электроны возбуждают электромагнитные волны. В атоме Томсона положительное электричество “распределено” по сфере, в которую вкраплены электроны. В простейшем атоме водорода электрон нахо дится в центре положительно заряженной сферы. В многоэлектронных атома х электроны располагаются по устойчивым конфигурациям, рассчитанным Т омсоном. Томсон считал каждую такую конфигурацию определяющей химичес кие свойства атомов. Он предпринял попытку теоретически объяснить пер иодическую систему элементов Д.И. Менделеева. Позднее Бор указал, что со в ремени этой попытки идея о разделении электронов в атоме на группы сдела лась исходным пунктом. Но вскоре оказалось, что новые опытные факты опровергают модель Томсон а и, наоборот, свидетельствуют в пользу планетарной модели. Эти факты был и открыты Резерфордом. В первую очередь следует отметить открытие ядерн ого строения атома. 2) Открытие атомного ядра Уподобление атома планетной системе делалось еще в начале XX века. Но эту м одель было трудно совместить с моделями электродинамики, и она была оста влена, уступив место модели Томсона. Однако в 1904 году начались исследован ия, приведшие к утверждению планетарной модели. При изучении a-частиц Резерфорд, исходя из модели Томсона, подсчитал, что р ассеивание a-частиц не может давать больших углов отклонений даже при мн огих столкновениях с частицей. И здесь Резерфорд обратился к планетарно й модели. 7 марта 1911 года Резерфорд сделал в философском обществе в Манчестере докл ад “Рассеяние a и b-лучей и строение атома”. В докладе он, в частности, говори л: “Рассеяние заряженных частиц может быть объяснено, если предположить такой атом, который состоит из центрального электрического заряда, соср едоточенного в точке и окруженного однородным сферическим распределен ием противоположного электричества равной величины. При таком устройс тве a и b-частицы, когда они проходят на близком расстоянии от центра атома, испытывают большие отклонения, хотя вероятность такого отклонения мал а”. Важным следствием теории Резерфорда было указание на заряд атомного це нтра, который Резерфорд положил равным ±Ne. Заряд оказался пропорциональ ным атомному весу. “Точное значение заряда центрального ядра не было опр еделено,- писал Резерфорд, - но для атома золота оно приблизительно равно 100 единицам заряда”. Из последующих исследований и экспериментов Гейгера и Мардсена, предпр инявших проверку формул Резерфорда, возникло представление о ядре как у стойчивой части атома, несущей в себе почти всю массу атома и обладающей положительным (Резерфорд считал знак заряда неопределенным) зарядом. Пр и этом число элементарных зарядов оказалось пропорциональным атомному весу. Заряд ядра оказался важнейшей характеристикой атома. В 1913 году было показ ано, что заряд ядра совпадает с номером элемента в таблице Менделеева. Б ор писал: ”С самого начала было ясно, что благодаря большой массе ядра и ег о малой протяженности в пространстве сравнительно с размерами всего ат ома строение электронной системы должно зависеть почти исключительно от полного электрического заряда ядра. Такие рассуждения сразу наводил и на мысль о том, что вся совокупность физических и химических свойств ка ждого элемента может определяться одним целым числом...” После знакомства с Резерфордом Бор, отказавшись от изучения электронно й модели, начал работу в его группе. Обратившись к планетарной модели, Бор создал на ее основе теорию атома Резерфорда-Бора. Резерфорд понял револю ционный характер идей Бора и обсудил с ним основы этой теории, высказал к ритические замечания, после чего статьи Бора были опубликованы. Во время Первой Мировой войны Бор продолжает работать в лаборатории Ре зерфорда. В 1915 году он опубликовал работы “О сериальном спектре водорода” и “О квантовой теории излучения в структуре атома”. В 1916 году была опублик ована статья Зоммерфельда, где он рассмотрел движение электрона по элли птическим орбитам и обобщил правила квантования Бора. Бор с восторгом от озвался об этой статье. Теория атома после открытий Зоммерфельда стала называться теорией Бора - Зоммерфельда. В 1936 году Бор выступил со статьей “Захват нейтрона и строение ядра”, в кото рой предложил капельную модель ядра и механизм захвата нейтрона ядром. С транно, но ни Бор, ни другие не могли сразу предсказать деление ядра, подск азываемое капельной моделью, пока в начале 1939 г. не было открыто деление ур ана. 3) Атом Бора Бор, как и Томсон до него, ищет такое расположение электронов в атоме, кото рое объяснило бы его физические и химические свойства. Бор берет за осно ву модель Резерфорда. Ему также известно, что заряд ядра и число электрон ов в нем, равное числу единиц заряда, определяется местом элемента в пери одической системе элементов Менделеева. Таким образом, это важный шаг в понимании физико-химических свойств элемента. Но остаются непонятными две вещи: необычайная устойчивость атомов, несовместимая с представлен ием о движении электронов по замкнутым орбитам, и происхождение их спект ров, состоящих из вполне определенных линий. Такая определенность спект ра, его ярко выраженная химическая индивидуальность, очевидно, как-то св язана со структурой атома. Все это трудно увязать с универсальностью эле ктрона, заряд и масса которого не зависят от природы атома, в состав котор ого они входят. Устойчивость атома в целом противоречит законам электро динамики, согласно которым электроны, совершая периодические движения, должны непрерывно излучать энергию и, теряя ее, “падать” на ядро. К тому же и характер движения электрона, объясняемый законами электродинамики, н е может приводить к таким характерным линейчатым спектрам, которые набл юдаются на самом деле. Линии спектра группируются в серии, они сгущаются в коротковолновом “хвосте” серии, частоты линий соответствующих серий подчинены странным арифметическим законам. “Основным результатом тщательного анализа видимой серии линейчатых сп ектров и их взаимоотношений, - писал Бор, - было установление того факта, чт о частота u каждой линии спектра данного элемента может быть представлен а с необыкновенной точностью формулой u = Tґ - Tґґ, где Tґ и Tґґ - какие-то два член а из множества спектральных элементов Т, характеризующих элемент”. Бору удалось найти объяснение этого основного закона спектроскопии. Но для этого ему пришлось ввести в физику атома представления о стационарн ых состояниях атомов, находясь в которых электрон не излучает, хотя и сов ершает периодическое движение по круговой орбите. 4) Расщепление ядра В 1919 году Резерфордом было сделано новое сенсационное открытие - расщепле ние ядра. Резерфорд изучал столкновение a-частиц с легкими атомами. Столкновения a- частицы с ядрами таких атомов должны их ускорять. Так, при ударе a- частицы о ядро водорода оно увеличивает свою скорость в 1,6 раза, и ядро отбирает у a- частицы 64% ее энергии. Прибор, применявшийся Резерфордом для излучения таких столкновений, пр едставлял собой латунную камеру длиной 18 см, высотой 6 см и шириной 2 см. Ист очником a-частиц служил металлический диск, покрытый активным веществом . Диск помещался внутри камеры и мог устанавливаться на разных расстояни ях от экрана из сернистого цинка. Камера могла заполняться различными га зами. В частности, ее заполняли азотом. С помощью многочисленных опытов Резерфорд показал, что в результате так их столкновений получаются частицы с максимальным пробегом, таким же, ка к у Н-атомов. “Из полученных до сих пор результатов, - писал Резерфорд, - труд но избежать заключения, что атомы с большим пробегом, возникающие при ст олкновении a-частиц с азотом, являются не атомами азота, но, по всей вероят ности, атомами водорода или атомами с массой 2. Если это так, то мы должны за ключить, что атом азота распадается вследствие громадных сил, развивающ ихся при столкновении с быстрой a-частицей, и что освобождающийся водоро дный атом образует составную часть атома”. Так было открыто явление расщепления ядер азота при ударах быстрых a- час тиц и впервые высказана мысль, что ядра водорода представляют собой сост авную часть ядер атомов. Впоследствии Резерфорд предложил термин “про тон” для этой составной части ядра. Резерфорд заканчивал свою статью сло вами: “Результаты в целом указывают на то, что если a-частицы или подобные им быстро движущиеся частицы со значительно большей энергией могли бы п рименяться для опытов, то можно было бы обнаружить разрушение ядерных ст руктур многих легких атомов”. В 1920 году Резерфорд в лекции “Нуклеарн ое строение атома” делает предположение о том, что существуют ядра с мас сой 3 и 2 и ядра с массой ядра водорода, но с нулевым зарядом. При этом он исходил из гипотезы, высказанной впервые М. С клодовской-Кюри, что в состав ядра входят электроны. Резерфорд пишет, что ему “кажется весьма правдоподобным, что один электр он может связать два Н-ядра и, возможно, даже и одно Н-ядро. Если справедлив о первое предположение, то оно указывает на возможность существования а тома с массой около 2 и с одним зарядом. Такое вещество нужно рассматриват ь как изотоп водорода. Второе предположение заключает в себе мысль о воз можности существования атома с массой 1 и нуклеарным зарядом, равным нул ю. Подобные образования представляются вполне возможными”. Так была выс казана гипотеза о существовании нейтрона и тяжелого изотопа водорода. Литература 1. Григорьев В.И., Мякишев Г.Я. Силы в природе. // М., Наука, 1983 г. 2. Кудрявцев П.С. Курс истории физики. // М., Просвещение, 1982 г. 3. Яворский Б.М., Детлаф А.А. Справочник по физике. // М., Наука, 1990 г.
© Рефератбанк, 2002 - 2017