پاورپوینت رادرفورد - درس آزمایشگاه فیزیک پایه 4

رادرفورد رس آزمایشگاه فیزیک پایه 4 شامل الکترون‌ها، ساختمان یک اتم، ِ پروتون‌ها و نوترون‌ها هستند .این تصور از اتم ،پس از ارائه مدل‌های اتمی مختلف در طول تاریخ بدست آمده است. مفهوم اتم به ۴۰۰سال پیش از میالد بر می‌گردد. در آن زمان دموکریت ،دانشمند یونانی بود که برای اولین بار مفهوم اتم را مطرح کرد. پس از آن و در سال « ۱۸۰7جان دالتون» مدلی متفاوت از ساختار اتم را ارائه کرد. در آن زمان اتم ،مفهومی تقسیم‌ناپذیر تلقی می‌شد. در حقیقت تصور می‌شد که اتم، ساختمان سازنده ماده در کوچک‌ترین ِ جهان است. یادآور ی فرض تقسیم‌ناپذیری اتم تا زمان «جوزف جان تامسون» در سال 1903ادامه پیدا کرد. او ذراتی با بار منفی در اتم را کشف کرد که بعدها آن را الکترون نامید. تامسون مدلی از اتم را ارائه داد که در آن الکترون‌ها به صورتی یکنواخت در بستری از بار‌های مثبت پخش شده‌اند. کالسیک ساختار اتم توسط مدل ِ ارنست رادرفورد ارائه شد. این مدل تحت عنوان «مدل اتمی رادرفورد» شناخته می‌شود .اگرچه مدل مذکور ،پیش‌بینی کامال درستی را از ساختار اتم ارائه نمی‌دهد ،اما در سال‌های بعد توانست در درک درست ساختمان اتم بسیار کمک‌کننده باشد. ِ یادآور ی اولین آزمایشی که نقایص مدل اتمی تامسون را روشن کرد ،توسط ارنست رادرفورد انجام شد . رادرفورد ،اتم را به‌صورت ناحیه‌ای با فضایی خالی تصور کرد که در آن الکترون‌ها به دور هسته‌هایی مثبت در حال دوران هستند .هم‌چنین او این تصور را داشت که مسیر‌های الکترون‌ها نیز قابل پیش‌بینی هستند. ضخامت ۱۰۰نانو متربوسیله ذرات α در آزمایش رادرفورد ،صفحه‌ای از طال به ِ بمباران شد .هدف اصلی از انجام این آزمایش ،مطالعه مسیر ذرات آلفا پس از برخورد به صفحه طال بود .برای بررسی مسیر انحراف ذرات ،رادرفورد صفحه‌ای ذرات آلفا را از جنس روی سولفید را در پشت صفحه طال قرار داد تا محل برخورد ِ مشاهده کند. ذرات آلفا چه هستند ؟ ذرات آلفا αبار مثبت دارند و از دو پروتون و دو نوترون تشکیل شده‌اند .ذرات آلفا از واپاشی سنگین‌ترین عناصر رادیواکتیو مانند اورانیوم، رادیوم و پولونیوم حاصل می‌شوند. ه هلیوم) (مشابه هست ٔ چرا طال ؟ .1از آنجا که ذره های آلفا جرم وبار زیادی داشتند باید برای متوقف کردن آن ها از فلزهایی استفاده می شد که جرم اتمی بسیار بزرگتری نسبت به جرم ذره های آلفا داشتند . .2طال فلزی چکش خواراست ومی توان از آن ورقه های بسیار نازک تهیه کرد . با توجه به محل برخورد ذرات آلفا، رادرفورد نتیجه‌گیری‌های زیر را انجام داد: .1بیشترین بخش از اتم را فضای خالی ذرات آلفا ِ تشکیل می‌دهد چرا که اکثرِ بدون تغییر مسیر ،از اتم‌های طال عبور کرده‌اند. مثبت تشکیل دهنده اتم ،به .2بخش ِ شکلی یکنواخت توزیع نشده و تعداد کم ِ ذرات منحرف شده ،نشان می‌دهند که این بخش در فضایی بسیار کوچک متمرکز شده‌ است. .3تعداد بسیار اندکی از ذرات با زاویه‌ ۱۸۰درجه و یا با زوایای باال منحرف رادرفورد با توجه به مشاهداتش ،به‌منظور ارائه فرضیات زیر را در نظر گرفت: مدل اتمی خود، ِ .1یک اتم ،ترکیبی از بار‌های مثبت است .بخش بسیاری از جرم ِ اتم در فضایی بسیار اندک متمرکز شده .این بخش از اتم ،هسته نامیده می‌شود .بعدها معلوم شد که بخش چگال اتم یا همان هسته از پروتون‌ها و نوترون‌ها تشکیل ه‌اند. شد ‌ .2هسته مثبت اتم‌ها ،توسط بار‌هایی منفی احاطه شده‌اند که آن‌ها را الکترون می‌نامند. الکترون‌ها در مسیر‌های دایره‌ای و ثابت در اطراف هسته ،با سرعت زیاد در حال چرخش هستند .این مسیر‌های ثابت را مدار می‌نامند. .3یک اتم دارای بار خالص مثبت یا منفی نیست و مجموع بار منفی الکترون‌ها برابر با بار‌ِ مثبت هسته است .نیروی الکترواستاتیکی قوی، الکترون‌ها و هسته را در کنار یکدیگر نگه مدل اتمی رادرفورد نیز دارای محدودیت‌هایی است ی اتم ارائه دهد .طبق .1مدل اتمی رادرفورد نمی‌تواند توجیهی برای پایدار ِ فرضیات رادرفورد ،الکترون‌ها در مسیر‌هایی ثابت ،با سرعتی بسیار باال در اطراف هسته اتم دوران می‌کنند .این در حالی است که ماکسول نشان داد که ذرات باردار شتاب‌گرفته ،موج الکترومغناطیسی از خود ساطع می‌کنند .از این رو الکترون‌ها نیز باید میدان الکترومغناطیسی از خودشان ساطع کنند. .2تابش الکترومغناطیسی منجر به از دست رفتن انرژی الکترون‌ها می‌شود ،در نتیجه پس از گذشت مدت زمانی، انرژی الکترون‌ها به کلی از دست رفته و آن‌ها روی هسته اتم می افتند .طبق معادالت ماکسول ،هر اتم تنها ۰.۰۰۰۰۰۰۰۱ثانیه می‌تواند پایدار باشد. .3نظریه رادرفورد از این منظر کامل نیست چون هیچ توصیفی از شکل مدار‌های الکترون و نحوه حرکت آن‌ها را ارائه نمی‌دهد. ممنون از توجه تون منابع: https://blog.faradars.org/ https://fa.wikipedia.org/ https:// www.youngchemist.com/ https://physics.sharif.edu/