Атом туралы мәлімет реферат қазақша

Атом дегеніміз — қазіргі заманғы құрылыс теориясы зат —
пайда болды тағы Ежелгі Греция. Древнегреческие ойшылдар сұрады
бірінші көзқарас отвлеченным мәселе: қалай бөлуге зат шексіз
барлық аз және аз бөлігі, немесе ол тұрады, кейбір бөлінбейтін
бөлшектердің келмейтін әрі қарай бөлінуіне? Негізгі бағыты-ой
ежелгі грек философтарының, следовавших көзқарастарға Платон мен Аристотель,
негізделді ұсыну туралы үздіксіз материя. Алайда, кейбір
древнегреческие философтар, әсіресе, Демокрит, соглашались мұндай нүктесі
көру мен деп есептеді материя тұрады дәріске бөлінбейтін бөлшектер
олар Демокрит атаған еді атомдарымен, яғни «бөлінбейтін». Атом
ұсыну халқымен, сондай-ақ, негізінде табиғи философия рим ақын және
философ Лукреция өмір сүрген бірінші ғасырда, біздің дәуірге дейін. Оларға жазылған
атақты поэмасы «О природе вещей», ол егжей-тегжейлі дамытты
атом көзқарастары, табиғатты зерттейтін ғылым.
Тіпті болар еді дәлелденсе, материя бар атомдық құрылысы, пайда
ешқандай қарағанда бір-бірінен ерекшеленеді, әр түрлі заттардың атомдары. Лукреций
санаған, атомдар мен заттар бар, ащы дәмі бар, жер бетінде бар
зазубринки, царапают тілі, ал атомдар заттардың жағымды
дәмі беті тегіс болуы тиіс. Атомдар ұсыну туралы
табиғаттағы заттар емес, әлдеқайда алға жылжыды, кейінгі 18 ғасырлар
өткен кезінен Лукреция. Ғылыми ой Еуропадағы көптеген ғасырлар бойы тұрды
әсерінен философиялық идеялар Платон мен Аристотель, олар мутазилиттердің
атомистических көзқарастар табиғаты, материяның. Дегенмен туралы атом
көріністерде уақыт естеріне түсіріп, бұрынғы заманда жақтастары
кез келген нақты теориясының, ӛнеркәсіптік материяның іздеген растау өз
көзқарастар, негізінен түйсігі. Алайда, бұл ұзақ
кезең баяу, үзіліс жатты, эксперименттік жұмыс. Жиі онымен
двигали қате көзқарастары: мысалы, алхимики пайымдауынша, бұл қарапайым металдар,
секілді қорғасын, айналдыруға болады қымбат металдар. Дегенмен
накапливались туралы мәліметтер, оның ішінде химиялық заттар ретінде әрекет етеді, бір-бірін
басқа, және дайындалды астам сандық зерттеу әдістері химиялық
реакциялар. Бұл дайындады топырақ үшін жаңа, неғұрлым мазмұнды
тұжырымдамалар шеңберінде атом теориясы.
2. Атомдық теория Дальтона
Джон Дальтон (1766 — 1844) өмірінің көп бөлігін сабақ бердім»
мектепте колледжде және Манчестер. Бәлкім, бұл өзі Дальтон жоқ
химик, ол оның проблемалары өзге де позицияларды қарағанда, химиктер оның уақыт.
Оның атомдық теория жарияланған кезеңде 1803-1807 жж., берік
основывалась эксперименттік байқаулар. Ол өте аса
табысты осы уақыт алды господствующее положение ғылым мен
дерлік талап етпесе, одан әрі қайта қарау.
Негізгі постулаттары теория Дальтона келісімшарттары келесі:
1. Әрбір элемент тұрады өте ұсақ бөлшектер деп аталатын
атомдарымен.
2. Барлық атомдар бір элементтің бірдей.
3. Атомдар әр түрлі элементтерінің ие болады әр түрлі қасиеттері бар,
оның ішінде әр түрлі массасы.
4. Атомдар бір элементтің айналады басқа элементтердің атомдары
нәтижесінде химиялық реакциялар; атомдар емес құрылады және
бұзылады химиялық реакциялар.
5. Қосылыстар түзіледі нәтижесінде атомдар комбинациясы екі немесе
бірнеше элементтер.
6. Осы біріктіру салыстырмалы саны әр түрлі атомдар
сорттары мен сорттары осы атомдар әрқашан тұрақты болады.
Теория Дальтона мүмкіндік береді ақыл суретті құрылыстар
материя. Біз өзі элемент тұрған бюджеттен дәріске бөлшектер
деп атомдарынан. Атомдар негізгі құрылымдық бірліктері
материя-бұл өте ұсақ бөлшектер элементі, олар біріктірілуі мүмкін байланысты
басқа да элементтері. Қосылыстар тұрады атомдар екі немесе бірнеше
элементтерін құрайтын белгілі бір үйлесімі, бір-бірімен.
3. Катодты сәулелер мен электрондар
XIX ғасырдың аяғына дейін химия господствовало метафизическое сенім,
бұл атом бар ең төменгі бәрі де қарапайым заттар, соңғы шегі
материяның бөлінгіштік. Дальтон және оның замандастары қарастырдық атом ретінде
бөлінбейтін объект. Кешіріңіз, бұл кезде барлық химиялық өзгерістері
бұзылады және қайта құрылады, тек молекулалар, атомдар бірдей болып қалады
өзгеріссіз және дробиться неғұрлым ұсақ бөліктері.

Бірақ бұл болжамдар уақытта әлі болуы мүмкін емес расталды
қандай эксперименттік деректер. Тек XIX ғасырдың соңында жасалды
ашу көрсеткен, құрылыс күрделілігі атом және айналдыру мүмкіндігі кезінде
белгілі жағдайларда бір атомнан басқа. Негізінде осы жаңалықтар басталуы
тез дамуы туралы ілім құрылымы атом.
Алғашқы нұсқау құрылымы күрделі атомдар алынды өткенде
катод (шығыс желтоқсандағы теріс зарядталған электрод немесе катодты)
сәулесінен туындаған кезінде электр разрядта, қатты разреженных газдардағы.
Бақылау үшін осы сәулелер шыны түтіктер, оған впаяны екі
металл электрод, выкачивается мүмкіндігінше барлық ауа, содан кейін
өткізіледі арқылы оған ток жоғары кернеулі (1000 вольтқа дейін). Кезінде
мұндай жағдайларда катодты түтіктер перпендикуляр және оның бетіне
қолданылады «көрінбейтін» катодты сәулелер туғызатын жарқын жасыл
жану жерде, қайда түседі. Катодты сәулелер ие болады
қабілеті қозғалысқа келтіру, олардың жолы оңай қозғалатын дене
қабылданбайды өзінің бастапқы жолдары магнит және электр
өріс (соңғы жағына оң зарядталған пластиналар). Әрекет
катод сәулелерінің анықталса ғана ішіндегі түтікшелер, өйткені олар үшін шыны
непроницаемо. Қасиеттерін зерттеу катод сәулелерінің жасасуға әкелді, олар
білдіреді ағыны дәріске бөлшектердің көтергіш теріс
электр заряды және летящих жылдамдықпен достигающей жартысынан жылдамдығы
света.
Әсіресе, тамаша, массасы бөлшектің шамасы, олардың заряд жоқ
байланысты бірде табиғаттың газ қалатын тұтқасы да заттар,
оның жасалған электродтар, не басқа жағдайларын тәжірибе. Сонымен қатар,
катодтық бөлшектер белгілі ғана заряженном жай-күйі және болуы мүмкін емес
айырылған өз зарядтардың болуы мүмкін басқа нәрсеге айналдырылған » электронейтральные
бөлшектер: электр заряды құрайды ең мәні олардың табиғат. Бұл
бөлшектер алды атауы электрондар. Қазіргі заманғы воззрениям, заряд
электрона — бұл ең аз электр заряды, ең аз саны
электр, қандай ғана өмір сүре алады. Бұл катод трубках
электрондар бөлектенеді катодты әсерінен электр зарядының, бірақ олар
пайда болуы мүмкін және тыс жерде, кез келген байланысты электрлік зарядпен. Мысалы,
барлық металдар испускают электрондар кезінде накаливании; жанарғының жалының, сондай-ақ
бар электрондар; көптеген заттар лақтырып электрондар жарықтандыру кезінде
ультракүлгін, рентген немесе жарық сәулелері (фотоэффект).
Бөлу электрондардың ең алуан түрлі заттармен екенін көрсетеді
бұл бөлшектер құрамына кіретін барлық атомдардың, демек, атомдар болып табылады
күрделі құрылымдар салынған астам ұсақ құрылымдық бірлігі.
1897 жылы ағылшын физика Дж. Дж. Томпсону (1856-1940) алдық
өлшеуге қатынасы электр зарядының электрона оның массасы, ол
сөйтсе тең 1,76*10 Кл/г.
1909 жылы Роберт Милликен бірі Чикагского университетінің анықтады заряд
электрона: 1,60*10 Кл. Подставив бұл мәнді табылған Томсоном
қатынасы зарядтың электрона оның массасы болады, массасын есептеу
электрона: 1,60*10 Кл/1,76*10 Кл/г = 9,11*10.

4. Ядролық модель-атом құрылысының
Құрылысын зерттеу атом іс жүзінде басталды 1897-1898 жж. кейін
сол сияқты түпкілікті белгіленген табиғат катод сәулелерінің ағынының ретінде
электрондардың анықталды. шамасы заряды мен массасы электрона. Факт
бөлу электрондардың ең алуан түрлі заттармен приводил деген қорытындыға
бұл электрондар құрамына кіретін барлық атомдар. Бірақ атом тұтастай алғанда, электрлік
жақтардан бейтарап, демек, ол болуы тиіс, өзіне тағы басқа құрамдас
бөлігі, заряженную оң, әрі оның заряды тиіс уравновешивать сомасы
теріс зарядтар электрондар.
Бұл оң заряженная бөлігі атом ашылды

1911 ж.
Эрнестом Резерфордом (1871-1937). Резерфорд келесі сызбасын ұсынды
құрылыстың атом физикасы. Орталықта атом орналасқан оң оқталған ядро,
оның айналасында әр түрлі орбитам айнала электрондар. Кезінде пайда болатын олардың
айналуы ортадан тепкіш күш уравновешивается притяжением арасындағы ядросы
электронами, соның салдарынан олар қалады белгілі бір қашықтықтарда жылғы
ядро. Жиынтық теріс зарядты электрондар сан жағынан тең
оң заряду ядро, сондықтан атом тұтастай алғанда электронейтрален. Өйткені
массасы электрондар тіптен мардымсыз аз болса, онда барлық массасы атом шоғырланған
оның ядросындағы. Керісінше, ядролардың мөлшері өте аз, тіпті салыстырғанда
өлшемі өздерінің атомдар: диаметрі атом — шамасы шамамен 10 см, диаметрі
ядро — шамамен 10 — 10 см Осыдан анық үлесіне ядро және электрондар,
олардың саны қалай көреміз әрі қарай, салыстырмалы түрде көп емес, келеді тек
ничтожная часть бүкіл кеңістік, жұмыспен қамтылған атом жүйесі.
[pic]
5. Атом ядросының құрамы
Осылайша, ашылу, Резерфорд жатқызды начало ядролық теориясы
атом физикасы. Заманынан Резерфорд физика білді, тағы көптеген егжей-тегжейі туралы
құрылысы, атом ядросы.
Ең жеңіл атомом болып табылады атом сутегі (Н). Өйткені барлық
массасы шоғырланған атомның ядросында, әрине, болар еді болжауға, бұл
ядросы сутегі атомы білдіреді элементарную бөлшекті оң
электр, ол аталды протоном гректің «протос»,
бұл «бірінші». Осылайша, протон ие массасы, іс жүзінде
тең массасы сутегі атомы (дәл 1,00728 көміртегі бірліктерінің)
электрлік зарядпен, тең +1 (егер бірлігіне теріс
электр заряд қабылдауға электрона тең -1,602*10-Сынып). Атомдар
басқа, неғұрлым ауыр элементтер құрамында ядро бар үлкен зарядпен
және, әлбетте, үлкен массасы.
Өлшеу заряд ядролардың атомдар көрсетті, бұл заряд ядро атом
көрсетілген шартты бірліктерде сан жағынан тең атомному, немесе реттік,
нөмірі элемент. Алайда, мүмкін емес болдырмау, өйткені соңғы,
бола тұра одноименно заряженными, сөзсіз отталкивались еді бір-біріне,
демек, мұндай ядро қалып еді неустойчивыми. Оның үстіне салмағы
атом ядроларының өте көп қосынды массасы протондар болжайтын
заряд ядролардың атомдар тиісті элементтерін екі есе және одан да көп.
Сол кезде жасалған болжам, бұл атомдар ядро құрамында протоны»
оның ішінде асатын элементтің атом номері, ал создающийся осылайша
артық оң заряд ядро өтеледі құрамына кіретін ядро
электронами. Бұл электрондар, әлбетте, еңбекақы ядрода өзара
отталкивающиеся протоны. Алайда, бұл болжам тура келді отвергнуть,
қалай мүмкін емес болдырмау бірлескен болуын жинақы ядросында
ауыр (протондар) және өкпенің (электрондар) бөлшектер.
1932 ж. Дж. Чедвик ашты элементарную бөлшекті, обладающую
электрлік зарядпен, осыған байланысты ол аталды нейтроном (
латын сөздер neuter, бұл бірде-бір де, басқа»). Нейтрон
ие, массасы, сәл асатын массасы протонның (дәл 1,008665
көміртегі бірліктерінің). Артынша ашылуына д. Д. Иваненко, Е. Н. Гапон және
В. Гейзенберг, бір-бірінен тәуелсіз, теориясын ұсынды құрамын атом
ядролардың болған, жалпы қабылданған.
Осы теориясы, ядро атомдар барлық элементтері (қоспағанда
сутегі) тұрады, протондар мен нейтрондар. Саны протондардың ядросында анықтайды
мәні оның оң заряд, ал жиынтық саны протондар және нейтрондар
— мәні оның массасы. Ядролық бөлшектер — протоны және нейтрондар — біріктіріледі
атты нуклоны (латын сөздер nucleus білдіреді
«ядро»). Осылайша, саны протондардың ядросында сәйкес келеді атомному нөмірі
элемент, ал жалпы саны нуклонов, өйткені атомның массасы, негізінен,
шоғырланған ядро, — оның жаппай саны, т. е. округленной дейін тұтас
санының, оның атом салмағы. Сол кезде нейтрондар саны а ядросындағы N мүмкін
табылған арасындағы айырмашылық жаппай саны мен атомдық нөмірі:
N = A — Z
Осылайша, протонно-нейтрондық теория рұқсат беруге мүмкіндік берді
туындаған бұрын қайшылықтар туралы ұсынымдарда құрамындағы атом ядроларының мен туралы
оның реттік нөмірі мен атомдық салмағы.

6. Изотоптар
Протонно-нейтрондық теория рұқсат беруге мүмкіндік берді, және тағы бір
қарама-қайшылық туындаған кезде қалыптастыру теориясы атом физикасы. Егер мойындау
ядро атом элементтерінің тұрады белгілі бір санының нуклонов, онда атом
массасының барлық элементтер көрсетілуі тиіс бүтін сандар. Көптеген элементтер
бұл шынында да солай, ал болмашы ауытқулар бүтін сандар болады
түсіндіру жеткіліксіз дәлдікпен өлшеу. Бірақ кейбір элементтер
маңызы бар атомдық масса қатты кері қайтарылған жылғы бүтін сандар, бұл
болмайды түсіндіру неточностью өлшеу және басқа да кездейсоқ себептері.
Мысалы, атом массасы хлор (CL -) тең болады 35,45. Анықталғаны,
шамамен төрттен үш бар табиғатта атомдар хлор бар салмағын
35, ал бір тоқсан — 37. Сөйтіп, қазіргі табиғат элементтері
тұрады қоспа атомдар бар әр түрлі массасы, бірақ, әлбетте, бірдей
химиялық қасиеттері, т. е. бар түрлері атомдар бір элемент
әр түрлі және қарамастан целочисленными республикада ақпан. Ф. Астону алдық бөлуге
мұндай қоспаның құрамдас бөліктері, олар аталды изотоптарымен (
грек сөзінен «изос» және «топос», яғни «бірдей» және «орын» (мындасыз
бар түрі, әр түрлі изотоптар бір элемент орын алады.
периодтық жүйеде)). Тұрғысынан протонно-нейтрондық теориясын,
изотоптарымен деп аталады әртүрлілігі, элементтердің ядро атомдар олардың құрамында
әр түрлі нейтрондар саны, бірақ бірдей протондар саны. Химиялық табиғаты
элементтің негізделген саны протондар атом ядросында, оған тең және саны
электрондардың атом қабықшасында. Өзгерту сол санының нейтрондар (өзгеріссіз
оның ішінде протондардың) әсер химиялық қасиеттері атом физикасы.
Барлық бұл мүмкіндік береді тұжырымдау туралы түсінік химиялық элемент
түрі ретінде атомдар сипатталатын белгілі бір зарядпен ядро. Арасында
изотоптардың әр түрлі элементтер табылған мұндай қамтитын ядросында
кезінде әртүрлі, оның ішінде протондардың бірдей жалпы саны нуклонов, яғни атомдар
олардың ие бірдей массасы. Мұндай изотоптар аталды изобарами
(гректің «барос» — бұл «салмақ»). Әр түрлі химиялық
табиғат изобаров сенімді растайды табиғат элементі
негізделеді салмағы оның атом.
Әр түрлі изотоптар қолданылады атаулары мен таңбаларды өздерінің элементтерінің
көрсете отырып, бұқаралық санының, ол үшін атты элементі немесе
түрінде көрсетіледі индексінің жоғарғы сол жағындағы символ, мысалы : хлор — 35
немесе Cl.
Әртүрлі изотоптары бір-бірінен ерекшеленеді тұрақтылығы. 26
элементтердің тек бір орнықты изотопу — мұндай элементтер
деп аталады моноизотопными (олар сипатталады негізінен нечетными
атом нөмірлері бар), және атомдық массасын, олардың шамамен тең бүтін сан.
55 элементтері бар бірнеше тұрақты изотоптар — олар деп аталады
полиизотопными (үлкен саны изотоптар тән көбінесе үшін
элементтердің жұп нөмірлермен). Қалған элементтерін ғана белгілі
тұрақсыз, радиоактивті изотоптар. Бұл ауыр элементтер бастап
элемент №84 (полоний), сондай-ақ қатысты өкпе — №43 (технеций), №61
(прометий). Алайда радиоактивті изотоптар кейбір элементтерін салыстырмалы
тұрақсыз (сипатталады үлкен жартылай ыдырау кезеңі), сондықтан, бұл
элементтері, мысалы, торий, уран, кездеседі табиғатта. Көбінде сол
радиоактивті изотоптар алады жасанды, оның ішінде көптеген
радиоактивті изотоптар тұрақты элементтер.
7. Электрондық қабығының атомдар. Бор Теориясы.
Теориясы Резерфорд, әрбір электрон ядро айналасында айналады, әрі
тартылыс күші ядро уравновешивается центрден тепкіш күшпен кезінде туындайтын
айналу электрона. Айналдыру электрона мүлдем ұқсас оның жедел
тұрақсыз болып тұр және шақыруға тиіс испускание электромагниттік толқындар. Сондықтан
деп болжауға болады айналатын электрон шығаратын жарық белгілі бір
толқын ұзындығы байланысты жиілік айналымы электрона бойынша орбитада. Бірақ,
излучая жарық, электрон жоғалтады, өзінің энергиясын, соның салдарынан
тепе-теңдігі бұзылған арасында оларға және өзегі. Қалпына келтіру үшін тепе-теңдік
электрон тиіс бірте-бірте жүре жақын өзегіне, әрі сол
бірте-бірте өзгеріп отырады өтініш беру жиілігі электрона мен сипаты
испускаемого атындағы жарық. Соңында, исчерпав барлық энергияны электрон
тиіс», «құлап» ядро және сәуле жарық тоқтатылады. Егер ең
істе нақтылық сияқты үздіксіз қозғалысын өзгерту электрона, оның
«падение» ядро білдірген еді бұзылуы атом және тоқтату, оның
өмір сүру.
Осылайша, көрнекі және қарапайым атомның ядролық үлгісі ұсынылған
Резерфордом, анық противоречила классикалық электродинамике. Жүйесі
айналмалы ядросының айналасында электрондар болуы мүмкін емес тұрақты, өйткені
электрон мұндай айналуы тиіс үздіксіз таратуы қуатын,
кезекте, әкелуі тиіс, оның құлдырауына арналған ядросы және тез бұзылуына және атом физикасы. Арасындағы
сол атомдар орнықты жүйелері болып табылады.
Бұл елеулі қайшылықтар ішінара рұқсат берді көрнекті дат
физик Нильс Бор (1885 — 1962) әзірлеген 1913 жылы теориясына сутек
атом негізіне ол қаланды ерекше постулаттары байланыстырып, оларды бір
тараптың заңдарына классикалық механика және, екінші жағынан, кванттық
теориямен сәулелену энергиясын неміс физика Макс Планк (1858 — 1947).
Мәні теориясы кванттардың азайтатын, энергия және испускается
поглощается емес, үздіксіз ретінде қабылданған ертерек, ал жекелеген шағын, бірақ
әбден айқындалған аз мөлшерде

— квантами энергиясы. Энергия қоры
қиыр дене өзгереді құбылуына, квант үшін квантом; бөлшек сан
кванттардың денесі мүмкін емес бірде-испускать де, жұтуы.
Шамасы кванта энергиясын байланысты жиілік сәуле: көп
жиілігі сәулелену көп шамасы кванта. Обозначая квант энергиясы
арқылы Е, запишем Планк теңдеуі:
Е = h_
, онда h — тұрақты шамасы, деп аталатын Планк тұрақтысы тең
6,626*10 Дж*с, ал жиілігі толқындар Деброиля.
Кванты лучистой энергии деп аталады сондай-ақ, фотонами. Қолданып
кванттық ұсыну айналымына кері жаққа айналады электрондардың айналасында ядро, Бор қаланды»
негізін өз теориясының өте батыл болжамдар, немесе постулаттары. Осы
постулаттары мен заңдарына қайшы классикалық электродинамика, бірақ олар
табады өз ақтауға сол поразительных нәтижелері, оларға
келтіреді, және оның полнейшем келісімі, ол анықталса арасындағы
теориялық нәтижелерімен және үлкен саны эксперименттік фактілер.
Постулаттары Бор мынада:
Электрон болуы мүмкін жылжу емес, кез келген орбитам, ал тек
осындай қанағаттандыратын белгілі бір шарттарына туындайтын теориясы
кванттардың. Бұл орбитаның алды атауы орнықты, тұрақты немесе
кванттық орбиталар. Кезде электрон қозғалады бірі бойынша ықтимал ол үшін
орнықты орбиталар, ол шығаратын электромагниттік энергия. Көшу
электрона бастап алыс жатқан орбитадан неғұрлым жақын жүреді потерей
энергия. Жоғалған атомом әрбір ауысу энергиясы айналады бір
квант лучистой энергии. Жиілігі беретін бұл ретте жарық анықталады
радиусами, сол екі орбиталар, араларында жасалады көшу электрона.
Деңгейін белгіледі запасқа атом энергиясын жағдайы кезінде электрона неғұрлым қашықтан
от ядро орбитада арқылы Е(, ал жақын арқылы Е( мен білсем потерянную
атомом энергиясы Е( — Е( тұрақты Планк аламыз искомую жиілігін:

= (Е (( ) / h
Көбірек арақашықтық орбита, онда орналасқан электрон,
дейін сол, ол ауысады, көп жиілігі сәулелену. Қарапайым
бірі-атомдар болып табылады атом сутегі ядросының айналасында айналады, оның тек
бір электрон. Негізге ала отырып, келтірілген постулаттарының, Бор рассчитал радиустары
мүмкін болатын орбиталар үшін электрона және тауып, бұл олар,
шаршылар натурал сандар: 1 : 2 : 3 : …: n . Шамасы n алды
атауы бас кванттық сандар.
Одан әрі Бор теориясы таратылды және атом құрылымы
басқа да элементтерін, дегенмен бұл кейбір қиындықтар оның
жаңалығы. Ол рұқсат беруге мүмкіндік берді, өте маңызды мәселе орналасуы туралы
электрондардың атомах түрлі элементтерін орнату қасиеттерін тәуелділігі
элементтердің құрылыстар электрондық қабықтарының олардың атомдар. Қазіргі уақытта
сұлбалары әзірленді құрылыстар атомдар барлық химиялық элементтер. Бірақ
есте барлық осы схема — бұл тек астам немесе одан кем дәйекті
гипотеза мүмкіндік беретін түсіндіруге көптеген физикалық және химиялық қасиеттері
элементтерін.
Айтып өтілгендей бұрын, саны, электрондардың, айналмалы айналасында
атом ядросының келеді реттік нөмірі элементтің периодтық
жүйесі. Электрондар орналасқан топтарына, яғни әрбір қабаттың принадлежит
белгілі бір заполняющее немесе қалай насыщающее оның электрондар саны.
Электрондар бір қабаты сипатталады дерлік бірдей қорымен
энергия, т. е. орналасқан шамамен бірдей энергетикалық деңгейде. Барлық
қабығы атомы ыдырайды бірнеше энергетикалық деңгейлерін. Электрондар
әрбір келесі қабаттың орналасқан жоғары энергетикалық деңгейде,
қарағанда электрондары алдыңғы қабатының. Ең көп электрондар саны N бар
болу мүмкіндігі осы энергетикалық деңгейде, сондай-ақ
удвоенному квадрату нөмірі қабаты:
N=2n
мұнда n — нөмірі қабаты. Осылайша 1-2, 2-8, 3-18 және т. б.
Сонымен қатар, саны электрондар сыртқы қабатындағы барлық
элементтердің басқа, палладий, жетсе, ал соңғы —
он сегіз.
Электрондар сыртқы қабатын, ең алыстағы от және атом ядросының,
демек, аз тығыз байланысты өзегі мүмкін отрываться от
атомның қосыла басқа атомам кіргенде құрамына сыртқы
қабаттың соңғы. Атомдар, үйінен бір немесе бірнеше электрондар,
айналады оң заряженными, өйткені атом ядросының заряды
сомасынан асып зарядтарды қалған электрондар. Керісінше, атомдар,
присоединившие электрондар айналады теріс заряженными.
Пайда болған осындай жолмен зарядталған бөлшектер, сапалы ерекшеленетін
тиісті атомдар деп аталады иондарымен. Көптеген иондары, өз кезегінде,
мүмкін жоғалтып немесе присоединять электрондар, превращаясь кезде немесе
электронейтральные атомдары, немесе жаңа иондары басқа зарядпен.

8. Кванттық (толқындық) механика. Сипаттамасы мінез-құлық электрондардың
атомах.
Бор теориясы көрсеткен үлкен қызметтер физика және химия. Алайда қалған
көптеген құбылыстардың осы саладағы, түсіндіру олар Бор теориясы мүмкін емес еді.
Қозғалысы электрондардың атомах рисовалось Өткізді дейін белгілі дәрежеде ретінде
қарапайым механикалық орын ауыстыруы, сонымен қатар, ол өте күрделі болып табылады
және өзіндік.
Ерекшелігі қозғалыс электрондардың ашылған жаңа теориямен —
кванттық, немесе толқындық, механикой. Кванттық механика көрсеткендей,
заңдар қозғалыс электрондардың көп жалпы заңдарына тарату
толқындар. Үшін электрона массасы m және жылдамдықпен v жазуға болады:
= h / (m*v)
мұндағы — толқын ұзындығы Деброиля, h — тұрақты Планк.
Атомдар әр түрлі элементтерінің сипатталады белгілі бір мәнді
заряд ядро және оған тең санымен электрондар, олар бөлінеді
энергетикалық деңгейлері. Мінез-электрондардың атоме сипатталады
төрт квантовыми сандармен:
1) ең Бастысы квантовое число n деңгейін анықтайды энергия, ол
жауап беруші бұл орбита, және оның қашықтығы ядро. Санын қабылдай алады
маңызы бар бірқатар натурал сандар (нақты атомах бір жетіге дейін). Бұл
санына сәйкес келетін электрондық топтарына атомның немесе оның энергетикалық деңгейлері,
қалатын бас әріптермен латын алфавитінің

|1 |2 |3 |4 |5 |6 |7 |
||L |M |N |O |P |Q |

Басқа бас кванттық санының жай-күйі, атом ішіндегі электронның
сипатталады тағы үш басқа квантовыми сандар: l, m, s.
2) Орбитальное, жанама немесе азимутальное квантовое число l
сипаттайды кезде қозғалыс санының электрона қатысты орталығының
орбитаның. Ол түрін анықтайды, электрондық бұлттар (нысаны орбитаның), оның
сплошность немесе ажырауы және оның вытянутость. Қабылдайды бүтін маңызы бар 0-ден
(n-1). Үшін n мәні бар, n-әр түрлі орбиталей, т. е. саны
мәндерін l санын анықтайды атом орбиталей. Энергетикалық
кіші деңгейлер былайша белгіленеді:
|0 |1 |2 |3 |
|s |p |d |f |
3) Магниттік квантовое саны m анықтайды жазықтықта
орбитаның электрона кеңістікте немесе сәйкес түсініктері
толқындық механика, онда бағыт вытянуто электрондық бұлт.
Қабылдай алады бүтін мәндері-l ден l (қоса алғанда 0), барлығы (2*l+1)
мәндері. Саны m мәндерін белгілейді саны орбиталей осы (s-, p-, d-,
f — типті).
4) Спиновое квантовое число s анықтайды айналу бағыты
электрона, қабылдай алады тек екі мәнді: 1/2 және -1/2.
Зерттеу бөлу электрондардың атомах көп көңіл бөлінеді,
өйткені мінез-атомдардың химиялық реакциялар едәуір дәрежеде байланысты
қаншалықты берік олардың электрондары удерживаются өз орбиталях.

ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ:

1. Бердоносов С. С. «Химия» — М., 1994.

2. Браун Т Лемей Ж. Ю. «Химия — ғылым орталығында», 1-бөлім, М., 1983.

3. Кіріспе «жалпы химия». Под редакцией проф. Г. П. Лучинского.
M., 1980.

4. Глинка Н.Л. Общая химия Л., 1985.

5. Г. П. Лучинский «химия». М., 1985.

Барлық заттар тұрады крошечных бөлшектер — атомдар. Атомдар қосылғанда молекулалар, ірі бар күрделі құрылымы, күнне мың атомдар.

Барлық болмыс тұрады бөлшектер, білген тағы ежелгі гректер. Шамамен 420 ж. дейін. э. философ Демокрит қолдады гипотезаны, бұл материя тұрады крошечных, бөлінбейтін бөлшектер. -Грекше atomos білдіреді «бөлінбейтін», сондықтан бұл бөлшектер атады атомдарынан.

Басқа философтар ұстанды өзге тұрғысынан, IV ғасырда б. э. дейінгі Аристотель қолдайтынын айтты пікірін, оған сәйкес материя тұрады әр түрлі байланыс деп аталатын төрт стихий — жер, ауа, от және су. Бұл идея кеңінен тарату және негізіне алхимии — примитивной нысанын химия, господствовавшей ғылымда дейін XVII ғасырдың.

Басты міндеттерінің бірі алхимии құру болды «эликсира» өмір — снадобья мүмкіндік беретін адамға мәңгі өмір сүреді. Басқа жобаны құру байлығын арқылы айналдыру қарапайым металдардың алтынға. Көптеген алхимики бұл теорияға сәйкес шешім бұл міндеттер, алайда олардың ешқайсысы да қол жеткізді нақты жетістік.

Ғылымдағы төңкеріс

Кейбір ғалымдар жалғастырды ұстанатын пікірін, материя тұрады, атомдар, бірақ тек XIX ғасырдың басында алынды эксперименттік деректер, растайтын бұл теория. Ағылшын химигі және жазушы Джон Дальтон жүргізген тәжірибелер, газдармен және зерттеді, олардың қосылыстары. Сонымен қатар, ол тауып, бұл оттегі және сутегі құра отырып, суды, әрқашан қосылғанда бір пропорцияда массасы бойынша. Басқа ғалымдар, сондай-ақ тап осындай деректермен, бірақ дәл Дальтон алғаш рет түсіндім, олардың мәні. Ол мынадай қорытынды жасады, бұл заттар тұрады атомдар және атомдар, қарапайым заттар бірдей массасын бар. Біріктіру кезінде жай заттардың санын соединяющихся атомдар белгілі бір өзгермейтін пропорция. Атомистика Дальтона зеректігін, неге заттар қосылғанда өзгеріссіз бұқаралық пропорцияда, сондай-ақ болды негізі егжей-тегжейлі зерделеу үшін материя. Заттар тұрады атомдар, ал неден тұрады атомдары? Алғашқы кілттер к разгадке осы құпияны пайда болды XIX ғасырдың соңында, зерттеушілер өту арқылы электр разрядтық түтік, құрамында селдір ауа. Кейде түтік қабырғасының излучали жасыл жарық беру кезінде жоғары кернеулі екі металл пластиналар — электродтар. Жану қоқанлоқы түскенде невидимых сәулесінің теріс электрод, немесе катодты, түтік қабырғасының.

1890-шы жылдары ағылшын физигі Дж. Томсон дәлелдеді, бұл катодты сәулелер (оларды қалай сонда деп атаған) болса, ағыны теріс зарядталған бөлшектердің. Дегенмен, бұл бөлшектер негізге алады атомдар, олардың орналасуы ішіндегі атомдар қалды түсініксіз. Томсон деп болжам, атом болуы мүмкін ұқсас рождество пудинг сияқты, үлкен, бірақ жеңіл салмағы бойынша оң заряженная саласы усеяна көптеген теріс заряженными бөлшектермен (электронами). Алайда, түрлі тәжірибелерді зерделеу жөніндегі құрылыстар атом дәлелдеді, бұл — әрине қате теория.

Атом құрылысы

1911 жылы Эрнест Резерфорд, британдық физик тумасы, Жаңа Зеландия, жұмыс істеген бірге Томсоном ұсынды атом құрылысы, нақты объясняющее оның мінез-құлық кезінде эксперименттер. Резерфорд бұл ұсынды, орталығы (немесе ядро) атомның оң заряды, және салыстырмалы үлкен массасы, ал ядросының айналасында айнала өте жеңіл және теріс зарядталған электрондар.

Алайда, Резерфорд емес осознавал, әдетте ядрода атомның мемлекеттің оң зарядталған және бейтарап бөлшектер. Болуы оң зарядталған бөлшектердің деп танылған 1920 ж., және олар алды атауы протоны. 1932 ж. ағылшын физигі Джеймс Чэдвик ашты толтырылған немесе толтырылмаған от сөндіргіштер бөлшектер және атады, олардың нейтронами. Нәтижесінде көрініс құрылыстар атом аяқталды, содан бері негізі болып табылады біздің түсіну материяның.

Элементтері

Кез келген зат, онда барлық атомдары бірдей саны протондар деп аталады элемент. Саны протондардың әрбір атоме — элементтің атом номері. Бар 92 табиғи элемент, олардың атомдары бар 1-ден 92 протондардың. Сонымен қатар, кейбір басқа да элементтері, тіпті одан да көп саны протондар в атоме алуға болады құрылғы көмегімен атты жылдамдатқыш элементар бөлшектер. Табиғи элементтеріне жататындар темір, сынап және сутегі.

Кәсіби тазалау диван Мәскеуде

Көптеген заттар атомдар топқа бірігеді деп аталатын молекулалар. Мәселен, газ сутегі тұрады молекулалардың, олардың әрқайсысы құрамында екі атом сутек. Жиі, алайда, молекулалар заттар тұрады атомдар бір элементтен артық. Мұндай заттар деп аталады қосындыларымен. Мысалы, су болып табылады құрған, онда әрбір молекуласы екі атом сутегі мен бір атом оттегі. Көптеген молекулах саны одан да көп атомдар. Кейбір белоктық молекулалар білдіреді күрделі қосылыстар бірнеше мың атомдар. Кейбір табиғи элементтері ғана кездеседі құрамалар. Мәселен, натрий — металл, соншалықты оңай соединяющийся басқа заттармен, оның болмайды табуға болады таза түрінде. Ол кеңінен белгілі үйлесімде хлормен түрінде натрий хлориді — ас тұзы.

Байланыс

Атомдар » молекулах байланыстырылады түрлі жолдармен, бұл ретте, олар ортақ болып, өзара электрондар немесе алмасады олар. Екі қарапайым түрлерімен химиялық байланыс коваленттік және иондық.

Коваленттік байланыс пайда болады, ол кезде атомдар ортақ электрондар. Осылайша, молекуласы сутек газ тұрады және екі сутегі атомдар байланысты ковалентті байланыспен. Жалғыз әрбір электрон сутегі атомының айналасында айналады ядролардың екі атомдар байланыстырып, оларды біріктіру.

Жағдайда ионды байланыс бір атом деп хабарлайды электрондар басқа атому. Нәтижесінде туындайды және электр күш байланыстыратын атомдары біріктіру. Әдетте, саны оң зарядталған протондар мен теріс зарядталған электрондардың атоме бірдей. Олардың оң және теріс зарядтар уравновешивают бір-бірін, сондықтан атом емес, жалпы заряд. Алайда атоме, отдающем электрондар құрылады артық оң заряд, ал атом алатын электрондар алады, жалпы теріс заряд. Мұндай зарядталған атомдар деп аталады иондарымен. Иондары қарама-қарсы зарядтар тартылады, бір-біріне, және бұл электрлік тартылыс ұстайды атомдары бірге кезінде иондық байланыс. Мысалы, молекула тұздың көмегімен қалыптасып, иондық байланыс, қашан атом натрий деп хабарлайды электрон атому хлор.

Барлық атомдар бір заттар бар протондар саны бірдей, бірақ әр түрлі нейтрондар саны. Осылайша, арқылы іске асады ядросы көптеген атомдар құрамында алты нейтрондар, бірақ шамамен әрбір сотом оның бар жеті нейтрондардың. Бұл әр түрлі түрлері, атомдар бір және сол элемент деп аталады изотоптарымен. Барлық изотоптар осы элементтің бар бірдей химиялық қасиеттері бар — олар қосылады, басқа заттармен құрайды және бірдей химиялық қосылыстар. Бірақ жекелеген физикалық қасиеттері изотоптары ажыратылады — мысалы, олар әр түрлі нүктелері қатып немесе қайнау.

Туралы айта отырып, нақты изотопе сондай немесе басқа элементінің, ғалымдар деп атайды, оны жаппай саны. Мысалы, көміртегі-12 — бұл кәдімгі табиғи изотоп көміртегі. Оның атом құрамында алты протондар мен алты нейтрондардың. Астам сирек кездесетін табиғи изотоп, ядрода әрбір атомы орналасқан артық нейтрон деп аталады көміртек-13.

Атомный вес

Протон және нейтрон бар дерлік бірдей массасын, ол астам 1800 есе артық массасын электрона. Сондықтан, туралы әңгіме болғанда атомның массасы, әдетте, қате болмайды сілтеме оның массалық саны.

Атом элемент салмағы, немесе оның салыстырмалы атомдық массасы, әдетте білдіреді орташа массасын изотоптарының қоспасы, табиғатта кездесетін. Молекулалық салмағы заттар, немесе оның салыстырмалы молекулалық массасы сомасы атом салмақтар барлық атомдар бір молекуласындағы осы заттар.

Многосложный атом

Содан бері экспериментировавшие с ускорителями ғалымдар жүздеген басқа да түрлерін бөлшектердің атомах. Бірақ, бақытымызға орай, қарапайым моделі атомның жеткілікті үшін, түсіндіру үшін көп бөлігін қасиеттерін зерттейтін ғылым.

Физиканың зерттейтін ішкі құрылымы атомдар. Атомдары бастапқыда считавшиеся бөлінбейтін болып табылады және күрделі жүйелер. Олар жаппай ядро тұратын протондар және нейтрондар, оның айналасында бос кеңістікте движутся электрондар. Жасау үшін ұсыну мөлшері туралы атом және незаполненности иемденген, оларға кеңістік қарастырайық атомдар құрайтын тамшысын су диаметрі 1 мм. Егер ақыл ұлғайтуға бұл тамшысын мөлшерге дейін Жер болса, онда сутегі атомдары мен оттегі кіретін молекула бар су болады » поперечнике 1-2 м. Негізгі бөлігі массасының әрбір атомның шоғырланған оның ядросында, поперечник оның бұл ретте құрады, барлығы 0,01 мм. Атомдар өте кішкентай – олардың мөлшері шамамен 10-10-10–9м, ал ядросының өлшемі шамамен 100 000 есе аз (10-15-10–14м). Сондықтан атомдары болады «көру» ғана жанама жолмен, бейнеден өте үлкен артуына байланысты . Бірақ бұл жағдайда да атомдар мүмкін болмаса қарастыру егжей-тегжейлі. Біздің біліміміз, олардың ішкі құрылымы негізделген үлкен саны эксперименттік деректер, ол жанама, бірақ сенімді түрде куәландырады пайдасына айтқандарына жоғары.
АТОМ СИЯҚТЫ БҮТІН
Пайда болу тарихын, ең жалпы түсініктер атоме әдетте жүргізеді заманынан грек философ Демокрита , көп размышлявшего туралы ең аз бөлшектер, олар еді бөлуге болады кез келген зат. Топқа грек философтарының, придерживавшихся басқа көзқарас бар, осындай кішкентай бөлінбейтін бөлшектер деп атаған атомистами. Грек философы Эпикур қабылдады атом теориясын, және бірінші ғасырда б. э. дейін, оның ізбасарлары, рим ақын және философ Лукреций Кар, қзақстан учение Эпикура » поэмасында «табиғат Туралы» заттарды, соның арқасында ол сақталып, келер ұрпақ үшін. Аристотель, ірі ғалымдар ежелгі, атомистическую теориясын қатысқан жоқ, және оның көзқарастары философия және ғылым басым кейіннен ортағасырлық ойлау. Атомистической теориясы сияқты еді, жоқ, соңына дейін қайта өрлеу дәуірінің кезде-бір ауысымға, таза умозрительным философиялық рассуждениям келді эксперимент.
Қайта өрлеу дәуірі басталып, жүйелі түрде зерттеу облыстарда, деп аталатын қазіргі химия және физикамен, принесшие өзімен бірге жаңа тиетін табиғат туралы «бөлінбейтін бөлшектер». Р. Бойль (1627-1691) және Исаак Ньютон (1643-1727) санау өздерінің өзіндік жұмыстарды орындады ұсынысында бар екендігі туралы бөлінбейтін бөлшектер заттар. Алайда, бірде-Бойлю, бірде Ньютону емес уақыт қажет болды егжей-тегжейлі атомистической теориясы түсіндіру үшін интересовавших оларды құбылыстар, және нәтижелері олар жүргізген эксперименттер емес маған басқа ештеңе жоқ жаңа қасиеттері туралы «атомдар». әрекет моделін атом ұсыныстары негізінде классикалық электродинамика және механика. 1904 жылы пайда болды жарияланымдар құрылысы туралы атом, олардың бірі-құрамында болатын жапон физика Хантаро Нагаока, басқа да — ағылшын физиканы д. Д. Томсону.
Нагаока таныстырды атом құрылысы ұқсас құрылысы күн жүйесінің рөлі: Күн ойнайды оң заряженная орталық бөлігі атомы, айналасындағы бойынша белгіленген кольцеобразным орбитам движутся «ғаламшар» — электрондар. Елеусіз смещениях электрондар қозғайды электромагниттік толқындар. Ол былай деп атом білдіреді электронейтральную жүйесіне шар тәріздес пішінді радиусы шамамен тең 10–10м. Оң заряд атомның біркелкі бөлінген бүкіл көлемі шар, ал теріс зарядталған электрондар орналасқан, оның ішіндегі (сур.1.). Түсіндіру үшін линейчатых спектрлерін испускания атомдар Томсон тырысты анықтау орналасуы электрондардың атоме және есептеу жиілік олардың тербеліс шамамен ережелерін тепе-теңдік. Алайда, бұл әрекет сәтті аяқтал емес. Бірнеше тәжірибелерден ұлы ағылшын физика Э. Резерфорд дәлелденген, бұл модель, томсон тұжырымдамалары неверна.
1-сурет.
Моделі атомның Дж. Томсон тұжырымдамалары.
В атоме, томсон тұжырымдамалары оң электр «бөлінді», оған вкраплены электрондар. В простейшем атоме электрон сутегі ортасында оң зарядталған. «Многоэлектронных атомах электрондары орналасады бойынша тұрақты конфигурациям есептелген Томсоном. Томсон санаған осындай әрбір конфигурациясын анықтайтын химиялық қасиеттері атомдар. Ол қолданған әрекетін теориялық жағынан түсіндіруге, кезеңдік жүйе элементтерін Д. И. Менделеев. Ғылыми негіздері атомдық-молекулярлық оқу-жаттығу қаланды кейінірек жұмыстарға орыс ғалымы М. В. Ломоносов, француз химик Л. Лавуазье өзара бөліп алады және Ж. Пруста, ағылшын химик Д. Дальтона, итальяндық физика А. Авогадро және басқа да зерттеушілер.
Периодтық заңы, Д. И. Менделеев көрсетеді болуы заңды арасындағы байланыс барлық химиялық элементтері. Бұл бұл негізінде барлық атомдар жатыр нәрсе ортақ. XIX ғасырдың аяғына дейін химия орнады сенім атом бар аз бөлінбейді бәрі де қарапайым заттар. Кешіріңіз, бұл кезде барлық химиялық өзгерістері және бұзылады құрылады тек молекулалар, атомдар, сол өзгеріссіз қалады мүмкін емес дробиться. Және, ақыр соңында, XIX ғасырдың соңында жасалды ашу көрсеткен, құрылыс күрделілігі атом және айналдыру мүмкіндігі атомдар бір басқа.
Бұл итермеледі білім беру және дамыту бөлімінің химия «атом Құрылысы». Бірінші көрсете отырып құрылымы күрделі атом — тәжірибелерді зерделеу бойынша катод сәулелерінің кезінде туындайтын электрлік разрядта, қатты разреженных газдардағы. Бақылау үшін осы сәулелер шыны түтіктер, оған впаяны екі металл электрод, выкачивается мүмкіндігінше барлық ауа, содан кейін өткізіледі арқылы одан жоғары кернеулі ток. Мұндай жағдайларда катодты түтіктер перпендикуляр және оның бетіне қолданылады «көрінбейтін» катодты сәулелер туғызатын жарқын жасыл шуақ жерде, қайда түседі. Катодты сәулелер қабілетіне ие, қозғалысқа келтіру. Олардың жолында оңай қозғалатын дененің откланяются өзінің бастапқы жолдары магнит және электр өрісінде (соңғы жағына оң зарядталған пластиналар). Қолданысқа катод сәулелерінің анықталса ғана ішіндегі түтікшелер, өйткені шыны үшін непроницаемо. Қасиеттерін зерттеу катод сәулелерінің жасасуға әкелді, олар тұрады дәріске бөлшектердің көтергіш теріс заряд және летящих жылдамдықпен достигающей жартысынан жылдамдығы света. Сондай-ақ, анықтай алдық массасын және көлемін, оларды зарядтау. Массасы әрбір бөлшектер теңелді 0,00055 көміртегі бөлшектер бар. Заряды тең 1,602 10 минус 19 дәрежесі. Әсіресе, тамаша, массасы бөлшектің шамасы, олардың зарядына байланысты емес бірде-табиғаттан газ қалатын тұтқасы да заттар оның жасалған электродтар, не басқа жағдайларын тәжірибе. Бұдан басқа, катодтық бөлшектер белгілі ғана заряженном жай-күйі және болуы мүмкін жоқ, өз зарядтардың болуы мүмкін басқа нәрсеге айналдырылған » электронейтральные бөлшектер: электр заряды құрайды, ең мәні олардың табиғат. Бұл бөлшектер алды атауы электрондар. Бұл катод трубках электрондар бөлектенеді катодты әсерінен электрлік заряд. Бірақ олар пайда болуы мүмкін және тыс жерде, кез келген байланысты электрлік зарядпен. Мысалы, кезінде электрондық эмиссия металдар испускают электрондар; фотоэффекте көптеген заттар, сондай-ақ тастайды электрондар. Бөлу электрондардың ең алуан түрлі заттармен көрсетеді бұл бөлшектер құрамына кіреді барлық атомдар; демек, атомдар болып табылады күрделі құрылымдар салынған астам ұсақ «құрамдас бөліктері». Уподобление атом үйлердің шекаралары шегінде жүйесі жасалынды 19 ғасырдың соңында. Бірақ бұл моделі болды қиын біріктіруге модельдермен электродинамика, және ол қалдырылған орын жол беріп моделін, томсон тұжырымдамалары. Ұсыну құрылысы туралы атом түбегейлі өзгерді 20 ғасырдың басында ықпалымен жаңа теориялық идеялар мен эксперименттік деректер.
Басқа да дәлелдемелер күрделі құрылымы атом.Онда ең уақыт Томсон және басқа да зерттеушілер экспериментировали с катодными шұғылалы күн, ашу рентгендік сәулелену және радиоактивтік әкелді қосымша дәлелдемелер күрделі құрылымы атом. 1895 В. Рентген (1845-1923) кездейсоқ тауып құпиялы сәуле («Х-сәулелер»), проникавшее арқылы қара қағаз, ол оборачивал түтікке Крукса зерттеу кезінде жасыл люминесцирующей облысы электрлік разряд.Х-сәулелер тудырған шуақ қашықтан экран жабылған кристаллическим платиноцианидом барий. Рентген выяснил, бұл әр түрлі заттар әр түрлі қалыңдықтағы енгізілген, экран мен түтікпен ослабляют шуақ, бірақ оны толығымен өтейді. Бұл свидетельствовало туралы өте жоғары проникающей способностиХ-сәулелер. Рентген орнатты, сондай-ақ, бұл сәулелер қолданылады түсінікті жасаңыз және қабылданбайды әсерінен электрлік және магниттік өрістер. Пайда мұндай көрінбейтін естілетін сәулелену бомбылау кезінде электронами әр түрлі материалдарды болатын нәрсе мүлдем жаңа. Бұл көрінетін жарық жылғы түтіктерді Гейсслера тұрады, жекелеген «спектрлік сызықтардың» белгілі бір длинами толқындар және, демек, байланысты «құбылуына» атомдар бар дискретті жиілік. Маңызды ерекшелігі жаңа сәулелену отличавшая оның оптикалық спектрлер, басқа жоғары проникающей қабілетін, тұрды, бұл оптикалық спектрлер элементтерді жүйелі түрде возраставшим санымен электрондар толығымен бір-бірінен ерекшеленді, ал спектрыХ-сәулелер өте аз өзгерсе, от элементтің элемент.

Резерфордродился 1871-өскен Жаңа Зеландия. Ол түсті Кентерберийский колледжі және жиырма үш жылға алды үш дәрежесі (бакалавр гуманитарлық ғылымдар бакалавры, гуманитарлық ғылымдар магистрі). Келесі жылы оған бұйырса оқыту Кембридж университетінде Англияда, онда ол үш жыл ретінде студент-зерттеуші басшылығымен Дж. Дж. Томсон тұжырымдамалары, жетекші ғалымдар уақыт. Жиырма жеті жыл Резерфорд болды профессор физика университетінде Макджил Канада. Онда ол тоғыз жыл 1907 жылы Англияға оралды, басшылық Манчестер университетінің физика факультеті. 1919 жылы Резерфорд қайтып Кембридж, бұл жолы қалай директоры Кавендишской зертханалар, қалды бұл қызметте өмірінің соңына дейін. Жеке басын куәландыратын Резерфорд тұрақты поражала, онымен кездестім. Ол ірі адам с громким голосом, беспредельной энергиясымен және елеулі кемшілігі қарапайымдылық. Қашан әріптестер атап өтті сверхъестественную қабілеті Резерфорд әрқашан болуға «қырында толқын» ғылыми зерттеулерді, ол бірден жауап берді: «Ал неге жоқ? Өйткені, бұл-менің толқынын тудырды, солай емес пе?» Кейбір ғалымдар еді қарсылық білдіруге, бұл бекіту.
Э. Резерфорд бастады өзінің ғылыми мансабын разгадки құпияларды радиоактивтілік – құбылыстар, ашық 1896 жылы А. Беккерелем. Маңызды ерекшелігі радиоактивтілік — бұл оған байланысты энергия. Беккерель, Кюри ерлі-зайыптылар және басқа да көптеген ғалымдардың пайымдауынша энергиясын сыртқы көзі. Бірақ Резерфорд дәлелдеді, бұл энергия, ол әлдеқайда қуаттырақ қарағанда, освобождаемая химиялық реакциялар, — қазірдің ішінен жекелеген атомдар уран! Ол қалауға маңызды тұжырымдамасы атом энергиясы.
Ғалымдар әрдайым мазасыздыққа, меніңше, жекелеген атомдары неделимы және неизменяемы. Бірақ Резерфорд (көмегімен өте талантты жас көмекшісі Фредерик Содди) көрсете алды, бұл кезде атом испускает альфа — немесе бета-сәулелер, ол айналуда, сөйтіп атом өзге де сортты. Алдымен химиктер алмады, бұл сену. Алайда, Резерфорд және Содди өткізді эксперименттер сериясын бастап радиоактивті ыдырауы және трансформировали уран қорғасын. Сондай-ақ, Резерфорд өлшеген жылдамдығы, ыдырау белгілеп берді маңызды тұжырымдамасы «жартылай ыдырау». Бұл көп ұзамай әкелді техникасы радиоактивті есептеу, ол бірі болды ең маңызды ғылыми аспаптар мен таппады кеңінен қолдану геология, археология, астрономия және басқа да көптеген салаларда.
Э. Резерфорд, зерттеп проникающую қабілеті сәулелену уран көрсеткендей, екі түрі бар сәуле: өте «жұмсақ» сәуле, ол оңай поглощается зат және ол Резерфорд атады альфа-сәулелері, және одан да көп проникающее сәуле, ол атады бета сәулелері. Бета-сәулелер болып шықты ұқсас қарапайым электронам, немесе «катодным сәулелерге» туындайтын разрядтық трубках. Альфа-сәулелер, белгілі болғандай, қатар заряды мен массасы сияқты, атомдар гелий, айрылған екі өз электрондар. Үшінші түрі-сәулелену, аталған гамма-сәулелері болып шықты сходен аш-ортасында шұғылалы күн, бірақ болған, одан да үлкен проникающей қабілеті.
Бұл таңғаларлық сериясы ашылулар әкелді Резерфорду 1908 жылы нобель сыйлығын (кейінірек нобель сыйлығын алды және Содди), бірақ оның үлкен жетістігі әлі алда. Ол байқаған, быстродвижущиеся альфа-бөлшектер қабілетті өтуі арқылы жұқа алтын фольга (көзге көрінетін із қалдырмай!), бірақ бұл жағдайда сәл қабылданбайды. Пайда болжам, бұл атомдары алтын, қатты, су өткізбейтін, «кішкентай бильярд шарлар» — «бұрын» деп санаған ғалымдар — жұмсақ ішіндегі! Барлық выглядело сондықтан, меніңше, аз және көп қатты альфа-бөлшектер өтуі мүмкін арқылы атомдар алтын сияқты жоғары жылдамдықты оқ арқылы желе.
Резерфорд көмегімен. Э. Мардсена және Х. Гейгера в 1909-1911 жылдары қолданды зондтау атомның көмегімен α-бөлшектер пайда болатын радиоактивтік ыдырауында құрастырады радий және басқа да кейбір элементтері. Массасы α-бөлшектер шамамен 7300 есе артық массасын электрона, ал оң заряды тең удвоенному қарапайым заряду. Өз тәжірибелерде Резерфорд пайдаланды α-бөлшектер отырып, кинетикалық энергиясы 5 МэВ (жылдамдық мұндай бөлшектердің өте жоғары – шамамен 107м/с, бірақ ол айтарлықтай аз жылдамдығы света). α-бөлшектер – бұл толық ионизированные атомдары гелий. Олар ашылды Резерфордом 1899 жылы өткенде құбылыс радиоактивтілік. Осы бөлшектермен Резерфорд бомбардировал атомдар ауыр элементтер (алтын, күміс, мыс және т. б.). Электрондар құрамына кіретін атомдардың, салдарынан кіші массасын мүмкін емес айтарлықтай өзгерту траекториясын α-бөлшектер. Шашырау, яғни қозғалыс бағытының өзгеруі α-бөлшектер тудыруы мүмкін тек ауыр оң заряженная бөлігі атом физикасы. Тәжірибе сызбасы Резерфорд-суретте көрсетілген. 2.

2-сурет.
Тәжірибе сызбасы ыдырауы бойынша Резерфорд α-бөлшектер. K – қорғасын контейнер радиоактивті заттармен, Э – экран жабылған, күкіртті мырышпен, Ф – алтын фольга, M – микроскоп.
Радиоактивтік көзден жасалған қорғасын контейнер, α-бөлшектер бағытталды жұқа металл фольгаға. Шашыраңқы бөлшектер попадали экранға жабылған, қалыңдығы кристалл мырыш сульфидінің қабілетті светиться астында инсульт жылдам зарядталған бөлшектердің. Сцинтилляции (тұтану) экранда байқалды көзбен микроскоптың көмегімен. Бақылау шашыраңқы α-бөлшектің тәжірибе Резерфорд болатын жүргізуге, түрлі бұрыштары φ — бастапқы бағыты буданы. Табылған көптеген α-бөлшектер арқылы өтеді жұқа қабаты металл, іс жүзінде сезінбей ауытқу. Бірақ шағын бөлігі бөлшектер қабылданбайды айтарлықтай бұрыштары асатын 30°. Өте сирек кездесетін α-бөлшектер (шамамен бір он мың) бастан ауытқу бұрышы, жақын 180°. Бірақ Резерфорд тауып, бұл кейбір α-бөлшектер, арқылы өтіп, алтын фольгаға қабылданбайды өте қатты. Іс жүзінде кейбір жалпы отлетают бұрын! Сезіп, осы мұның нәрсе маңызды, ғалым мұқият нормасынан бөлшектер саны полетевших әр бағытта. Содан кейін арқылы күрделі, бірақ әбден убедительного математикалық талдау, ол көрсеткендей, жалғыз жолы, олар қалай түсіндіруге нәтижелері эксперименттер: атом алтын тұрды дерлік мүлдем бос кеңістік, ал барлық атом массасы шоғырландырылды орталықта кішкентай «ядросындағы» атомның!
Бұл нәтиже болды мүлдем күтпеген, тіпті Резерфорд. Ол оқиға күрт қарама-қайшы моделі атомның томсон тұжырымдамалары, оған сәйкес оң заряд бойынша бөлінген бүкіл көлемі атомы. Мұндай бөлу оң заряд құра алады күшті электр өрісі қабілетті отбросить α-бөлшектер бұрын. Электр өрісі біртекті зарядталған шар барынша оның бетінің және убывает қарай нөлге дейін жақындау орталығына шара. Егер радиусы шар шоғырланған барлық оң заряды атомның кеміді, n есеге, онда ең жоғары күші отталкивания әрекет ететін α-бөлшекті заң бойынша Кулон өсті еді п2раз. Демек, кезінде жеткілікті үлкен мәні n α-бөлшектер алар бастан шашырау үлкен бұрыштары дейін 180°. Бұл ойлар әкеліп, Резерфорд деген қорытындыға атом дерлік бос, және оның барлық оң заряды шоғырланған, шағын көлемде. Осы бөлім атомның Резерфорд назвалатомным өзегі. Сонымен возниклаядерная моделі атом физикасы. Сур. 3 суреттейді шашырау α-бөлшектер в атоме, томсон тұжырымдамалары және атоме Резерфорд.

3-сурет.
Шашырау α-бөлшектер в атоме, томсон тұжырымдамалары (а) және в атоме Резерфорд (b).
Осылайша, Резерфорд тәжірибелері және оның қызметкерлерінің қорытындыға алып келді, бұл орталықта атом орналасқан тығыз оң оқталған ядро, диаметрі аспайтын 10-14-10–15м. Бұл ядро алады тек 10–12часть толық көлемін атомы, бірақ құрамында барлық оң заряд және кемінде 99,95 % масса. Зат, құрайтын ядросы атомның, атының приписать зор тығыздығы шамамен ρ ≈ 1015г/см3. Заряд ядро тең болуы тиіс жинақтық заряду барлық электрондардың құрамына кіретін атом физикасы. Кейіннен алдық деп белгіленсін егер заряд электрона қабылдауға бірлігіне, онда заряд ядро дәлдігіне тең нөмірі осы элементтің кестеде Менделеев.
Түбегейлі қорытындылар құрылысы туралы атом үндістанға әйгілі бірі тәжірибелер Резерфорд, студенттердің бастарынан көптеген ғалымдар күмән олардың әділдік. Бұрын мен өзім Резерфорд, оныңы өздерінің зерттеу нәтижелерін тек екі жылдан кейін, (1911 ж) орындалғаннан кейін алғашқы эксперименттер. Сүйене отырып, классикалық беру қозғалысы туралы оқып үйрену, Резерфорд предложилпланетарную моделі атом физикасы. Сәйкес бұл модель, орталықта атомы орналасады, оң оқталған ядро, онда шоғырланған барлық массасы атом физикасы.Атом тұтастай алғанда жақтардан бейтарап. Ядросының айналасында іспеттес, шарына, айнала әсерінен кулоновских күштері тарапынан ядро электрондар (сур. 4). Болуға тыныштық күйдегі электрондары болмайды, өйткені олар құлап қалған еді ядросы.
4-сурет.
Планетарная модель атомның Резерфорд. Көрсетілген айналма орбита электрондардың төрт
Планетарная модель атомның ұсынған Резерфордом, әрине, болды ірі қадам дамуы туралы білімнің құрылымы атом. Ол мүлдем қажетті түсініктемелер бойынша тәжірибе рассеянию α-бөлшектер. Алайда, ол өте неспособной түсіндіру фактісі ұзақ өмір сүруінің атом, т. е., оның тұрақтылығы. Классикалық электродинамика заңдары бойынша, қозғалыстағы үдеуімен заряд таратуы тиіс электромагниттік толқындар, уносящие энергия. Қысқа уақыт (шамамен 10–8с) барлық электрондар в атоме Резерфорд тиіс растратить барлық күш-қуатын, құлап на ядро. Яғни, олай орнықты күйде атомның, көрсеткендей, ішкі процестер атоме емес бағынады классикалық заңдары.

Схемасы тәжірибе Резерфорд табу бойынша протондардың өнімдерінде ыдырату ядролардың. – Қорғасын контейнер радиоактивті көзі α-бөлшектер, Ф – металл фольга, Э – экран, жабылған сульфидом мырыш, М – микроскоп.
Аспап Резерфорд тұрды вакуумированной камера, онда орналасқан контейнер (К) көзі α-бөлшектер. Камера терезесі жабылды металл фольгамен (Ф), қалыңдығы оның арнайы іріктелген болатындай α-бөлшектер алмады, ол арқылы еніп. Далада орналасты экранды (Э) жабылған, күкіртті мырышпен. Микроскоптың көмегімен (М) байқауға болады сцинтилляции нүктелерінде түсуін экранға ауыр зарядталған бөлшектер. Толтыру кезінде камера азотпен төмен қысым экранда пайда болған жарық тұтану көрсететін ағынының пайда болуы қандай да бір бөлшектердің қабілетті арқылы енетін фольгаға (Ф), толығымен дерлік задерживающую ағыны α-бөлшектер. Отодвигая экранды (Э) терезелер камера, Резерфорд өлшеген орташа еркін жүру жолының ұзындығын байқалатын бөлшектер ауада. Ол болды шамамен тең 28 см, совпадало бағалай отырып, ұзындығының жүру H-бөлшектердің байқалған бұрын Дж. Томсоном. Зерттеу іс-бөлшектер, выбиваемые бірі ядролардың азот, электр және магнит өрістерін көрсетті, бұл бөлшектер ие оң қарапайым зарядпен және олардың массасы тең массасы сутегі атомы ядросының. Кейіннен тәжірибесі орындалды отырып, бірқатар басқа да газ тәрізді заттар. Барлық жағдайларда табылған, бұл ядролардың осы заттардың α-бөлшектер выбиваютН-бөлшектер немесе протоны.
Қазіргі заманғы өлшеу, оң зарядты протон дәлдігіне тең қарапайым заряду e = 1,60217733·10–19Кл, яғни, тең модуль бойынша теріс заряду электрона. Қазіргі уақытта теңдігі заряд протон және электрона тексерілді дәлдікпен 10-22. Мұндай сәйкестік зарядтардың екі непохожих бір-біріне бөлшектердің таңғалдырады және бірі болып қалып отыр іргелі жұмбақтар қазіргі заманғы физика. Массасы протонның, қазіргі заманғы өлшеу, тең mp= 1,67262·10–27кг.
Осылайша, Резерфорд тәжірибесі ашылды құбылыс ыдырату ядролардың азот және басқа да элементтер, соққан кезде жылдам α-бөлшектер көрсетілгендей, чтопротоны құрамына кіреді ядролардың атомдар.
Ашылғаннан кейін протон айтылды болжам, бұл ядро атомдар тұрады бір протондардың. Алайда, бұл болжам болып шықты дәрменсіз, өйткені қатынасы ядро зарядының оның массасына емес, тұрақты болып қалады әр түрлі ядролардың, бұл қалай болар еді, егер құрамына ядролардың кірді бір протоны. Үшін неғұрлым ауыр ядролардың бұл қатынасы көрсетіледі қарағанда жеңіл, т. е. кезде неғұрлым ауыр ядрам массасы, атом ядросының қарағанда тезірек өседі қарағанда қуатын.
1920 жылы Резерфорд білдірді гипотезаны бар екендігі туралы құрамындағы ядролардың қатаң байланысты шағын протон-электрондық жұп білдіретін электрлік бейтарап білім – бөлшекті массасы шамамен тең массасы протонның. Ол тіпті ойлап тапты атауы осы гипотетической частице – нейтрон. Бұл өте әдемі, бірақ, кейін анықталғандай, қате идея. Электрон құрамына кіре алмайды ядро. Кванттық-механикалық есептеу негізінде арақатынасы анықталмаған көрсеткендей, электрон, локализованный ядросында, т. е. облысы өлшемі R ≈ 10–13см, болуы тиіс басталып кинетикалық энергиясымен, көп ретті превосходящей энергияны ядроның байланыс есептегенде бір бөлшекті. Идея бар екендігі туралы ауыр бейтарап бөлшектер болып көрінген Резерфорду соншалықты тартымды, ол дереу ұсынды тобы өз оқушыларының бастаған сДж. Чедвикомзаняться іздеумен мұндай бөлшектер. 12 жылдан соң 1932 жылы Чедвик эксперименталды зерттеген сәуле шығару кезінде пайда сәулеленген бериллий α-бөлшектермен, мен тауып, бұл бұл сәуле білдіреді ағыны бейтарап бөлшектердің массасы шамамен тең массасы протонның. Бұл-открытнейтрон.- Сур. 6. келтірілген жеңілдетілген схемасы орнату табу үшін нейтрондардың.

6-сурет.
Орнату схемасы анықтау үшін нейтрондардың.
Бомбылау кезінде бериллий α-бөлшектермен, испускаемыми радиоактивті полонием туындайды күшті проникающее сәуле қабілетті еңсеруге осындай кедергілерден өту қабілеттіліктері, қабаты қорғасын, қалыңдығы 10-20 см. Бұл сәуле дерлік бір мезгілде Чедвиком бақылады ерлі-зайыптылар Жолио-Кюри Ирен және Фредерик (Ирен – қызы Мария және Пьер Кюри), бірақ олар бар екен деп болжадық бұл γ-сәулелері үлкен энергия. Олар тауып, бұл, егер жолдары сәулелену бериллий қоюға парафиновую plate, онда ионизирующая қабілеті бұл сәуле шығару күрт өседі. Олар дәлелдеді сәуле бериллий выбивает бірі парафин протоны, олар үлкен саны бар, бұл водородосодержащем заттағы. Ұзындығы бойынша еркін жүру жолының протондардың ауада олар бағалады энергия γ-кванттардың қабілетті соқтығысуы кезінде хабарлауға протонам қажетті жылдамдығы. Ол өте үлкен – шамамен 50 МэВ.
Дж. Чедвик 1932 ж. орындады эксперименттер сериясын бойынша жан-жақты зерделеуге қасиеттерін сәулелену кезінде туындайтын сәулеленген бериллий α-бөлшектер. Өз тәжірибелерде Чедвик пайдаланған әр түрлі зерттеу әдістері иондаушы сәуле.Счетчик Гейгера арналған тіркеу зарядталған бөлшектердің. Ол тұрады шыны түтіктер, өтелген ішінен металл қабатымен жабылған (катод), және жұқа жіп берілетін ось бойымен түтіктер (анод). Түтік толтырылады инертті газбен (әдетте аргоном) төмен қысым. Заряженная бәрі, пролетая газға тудырады ионизацию молекулалардың. Нәтижесінде пайда болған иондану еркін электрондар жеделдетілуде электр өрісі арасындағы анодом және катодты дейін энергиялар кезінде басталады соққылық ионизация. Туындайды қар көшкіні иондар, және есептегіш арқылы өтіп, қысқа разрядты импульс ток. Басқа маңызды аспаппен зерттеу үшін бөлшектер болып табылады, сондықтан называемаякамера Вильсон, тез заряженная бәрі қалдырады із (трек). Траекториясын бөлшектер байқауға болады тікелей немесе суретке түсіруге болады. Қолданысқа камера Вильсон құрылған 1912 ж., негізделген конденсация перенасыщенного бу ионах пайда болатын жұмыс көлеміндегі камера бойымен траекториясын, зарядталған бөлшектер. Вильсон камерасының көмегімен бақылауға болады траекториясының қисаюы зарядталған бөлшектер электр және магнит өрістеріндегі.
Дж. Чедвик өз тәжірибелерде бақылады камерада Вильсон треки ядролардың азот, тартқан қақтығысы бериллиевым сәуле. Негізінде бұл тәжірибе ол жасады бағалауды энергиясы γ-кванта қабілетті хабарлауға ядрам азот наблюдаемую экспериментке жылдамдығы. Ол өте тең 100-150 МэВ. Мұндай үлкен энергиясымен алмады болуы γ-кванты, испущенные бериллиймен. Осының негізінде Чедвик деді, бериллий әсерінен α-бөлшектер вылетают емес безмассовые γ-кванты, жеткілікті ауыр бөлшектер. Өйткені бұл бөлшектер игеруді үлкен проникающей қабілетімен тікелей ионизировали газ есептеуіштегі Гейгера, демек, олар электронейтральны. Осылайша дәлелденген болуы нейтронның – бөлшектер, предсказанной Резерфордом астам 10 жылдан тәжірибелер Чедвика.
Нейтрон – бұл бәрі де қарапайым. Оның қай түрінде жинақы протон-электрондық жұп ретінде бастапқыда ұйғарған, Резерфорд.
Қазіргі заманғы өлшемдері,массасы, mn-нейтронның= 1,67493·10–27кг = 1,008665 а. е. м. энергетикалық бірліктерде массасы нейтронның тең 939,56563 МэВ. Массасы нейтронның шамамен екі электронды массасын асып массасы протонның.
Сондай-ақ, маңызды салдары теориясы Резерфорд болды нұсқау заряд атом орталығының Резерфорд қаланды тең ±Ne. Заряд болып шықты барабар атомному салмағы. «Дәл мәні зарядтың орталық ядро белгіленбесе, Резерфорд деп жазды, — бірақ атомы үшін алтын ол шамамен 100 тең бірліктер заряд». Кейінгі зерттеулер мен эксперименттер Гейгера және Мардсена, предпринявших тексеруді формулалар Резерфорд, пайда туралы түсінік ядросындағы ретінде тұрақты бөлігін атом, көтергіш өзіне дерлік барлық массасы атом және иеленген оң (Резерфорд санаған белгісі заряды анықталмаған) зарядпен. Бұл ретте саны элементар зарядтардың екен барабар атомному салмағы. Заряд ядро болды маңызды сипаттамасы атом физикасы. 1913 жылы көрсетілді, бұл заряд ядро нөмірімен сәйкес келсе элемент Менделеев кестесінде. Бор былай деп жазды: «басынан Бастап айқын болды, бұл арқасында үлкен массасы ядро және оның шағын ұзындығы, кеңістіктегі салыстырмалы өлшемдері барлығы атом құрылысы электрондық жүйесін байланысты болуы керек дерлік тек қана толық электр заряды ядро. Мұндай пайымдау бірден сырлады, ой туралы, оның барлық жиынтығы физикалық және химиялық қасиеттері, әрбір элемент бойынша анықталуы мүмкін бір санмен…» танысқаннан Кейін Резерфордом Бор бас тартып, зерделеу электрондық модельдер, жұмысын бастады, оның тобы. Хабарласып планетарной моделі, Бор құрды, оның негізінде теориясын атомның Резерфорд-Бор.
Резерфорд түсіндім революциялық сипаты идеялар Бор талқылады онымен негіздері осы теория сын-ескертпелер айтты, содан кейін — Бор жарияланды. Ашу Резерфордом атом ядроларының негізі болып табылады және барлық қазіргі заманғы теориялар құрылыстар атом физикасы. Қашан Нильс Бор екі жылдан кейін жарияланды атақты еңбегін сипаттайтын атом ретінде миниатюрную күн жүйесін, басқарылатын кванттық механикой, ол үшін пайдаланылатын, өзінің моделі ретінде нүктесі ядролық теориясын Резерфорд. Сонымен қатар түссе, Гейзенберг пен Шредингер, олар сконструировали неғұрлым күрделі атом моделін пайдалана отырып, классикалық және волновую механикке хабарлайды.
Сонымен , біз Планетарная модель атомның ұсынған Резерфордом, бұл әрекет қолдану классикалық түсініктер қозғалысы туралы тел — құбылыстарға атом ауқымы. Бұл әрекет өте дәрменсіз. Классикалық атом тұрақсыз. Электрондар қозғалатын бойынша орбитада үдеуімен тиіс сөзсіз құлап на ядро, растратив барлық энергияны сәуле электромагниттік толқындар (сур. 7.).

7-сурет.
Тұрақсыздығы классикалық және атом физикасы.

1936 жылы Бор сөз сөйледі-бабына, «басып алу нейтронның және құрылысы ядро» ұсынды капельную моделін және атом ядросының қармау механизмі нейтронның өзегі. Біртүрлі, бірақ бірде-Бор, не басқа да алмады бірден болжау бөлу ядро, подсказываемое тамшылы моделі, әзірге басында 1939 жылы ашылды уран бөлу.
Бұл ашу анық көрсетті, бұл атом «бөлінбейтін». Ол ғана емес, тұрады да ұсақ бөлшектер (электрондар және аса ауыр оң бөлшектер), бірақ осы және басқа да субчастицы, сірә, лифті өздігінен қозғалып кетуі испускаются кезінде радиоактивтік ыдырауына ауыр элементтер. Сонымен қатар, атомдар ғана емес, испускают сәулені көрінетін облысы дискретті жиілігі, бірақ мүмкін испускать неғұрлым «қатаң» электромагниттік сәулелену, ал именноХ-сәулелері.
Осылайша, Резерфордовская теориясы, оған сәйкес әзірленді Бор теориясы болды жолындағы маңызды кезең құру кванттық механика.
Ашу Резерфорд, сондай-ақ, әкелді пайда болуына, жаңа бұтақтары ғылым: зерттеу атом ядросының. Осы Резерфорду да олар болуға пионері. 1919 жылы ол жетістікке жетіп, кезінде трансформировании ядролардың азоттың ядросы оттегі, обстреливая алғашқы быстродвижущимися альфа — бөлшектермен. Бұл жетістік болды армандаған ежелгі алхимики. Көп ұзамай айқын болды, бұл ядролық трансформация мүмкін энергия көзі Күн. Сонымен қатар, трансформация атом ядроларының негізгі болып табылады процесс атомдық қару және атом электр станцияларында. Демек, ашу Резерфорд тудырады әлдеқайда көбірек қызығушылық ғана емес академиялық.
Ең тамаша жетістіктерінің кванттық физика ХХ ғасырдың екінші жартысындағы құру болып табылады лазерлер.
Лазерлер немесе оптикалық кванттық генераторлар – бұл заманауи когерентные сәулелену көздері бар бірқатар бірегей қасиеттері.
Құрылу тарихы лазердің
Деген сөз «лазер» жасалды бастауыш әріптер ағылшын словосочетанииLightAmplificationbystimulatedemissionofradiation,орыс тіліне аударғанда білдіреді:жарық күшейту арқылы еріксіз испускания.Осылайша, ең терминелазеротражена осылайша іргелі рөл процестерді еріксіз испускания, олар ойнайды, генераторлар мен усилителях когерентті жарық. Сондықтан құрылу тарихын лазердің бастау қажет 1917 жылы Альберт Эйнштейн алғаш рет енгізген ұсыну туралы еріксіз испускании.
Бұл бірінші қадам лазеру. Келесі қадам жасады кеңестік физик В. А. Фабрикант, указавший 1939 ж. пайдалану мүмкіндігі еріксіз испускания күшейту үшін электромагниттік сәулелену кезінде оның өту арқылы зат. Идея айтылған В. А. Фабрикантом, қатысулары көзделді пайдалану микросистем с инверсной заселенностью деңгейдегі. Кейінірек, Ұлы Отан соғысы аяқталғаннан кейін В. А. Фабрикант оралып, осы идея негізінде өз зерттеулерінің подал 1951 ж. өтінім өнертабыс тәсілін күшейту сәулелену көмегімен еріксіз испускания. Осы өтінім, куәлік берілді, онда «айдарымен Тұрғысынан өнертабыс» жазылған: «Тәсілі күшейту электромагниттік сәулелер (ультракүлгін, көзге көрінетін, инфрақызыл және радиодиапазонов толқындар), отличающейся деп усиливаемое сәуле әкеледі» арқылы ортаға, оның көмегімен қосалқы сәуле шығару немесе басқа жолмен жасайды избыточною салыстырғанда равновесной концентрациясын атомдар мен басқа да бөлшектер немесе олардың жүйелердің жоғарғы энергетикалық деңгейлерде тиісті қозғалған жай-күйі».
Бастапқыда бұл әдіс күшейту сәуле болып шықты өткізілген » радиодиапазоне, атап айтқанда, диапазонында жоғары жиілікті. Мамыр айында 1952 ж. Общесоюзной конференцияның радиоспектроскопии совет физиктері Н. Г. Басов пен А. М. Прохоров баяндама жасады туралы қағидатты құру мүмкіндігін күшейткіш сәулелену СВЧ диапазонында. Олар атады, оның «молекулярным генераторы». Іс жүзінде бір мезгілде пайдалану туралы ұсыныс еріксіз испускания үшін күшейту және генерациялау үшін миллиметрлік толқындар айтылды Колумбия университетінде АҚШ-та американдық физик С. Таунсом.
1954 ж. молекулалық генератор, аталған көп ұзамай мазером, шындыққа айналды. Ол әзірленді және құрылды тәуелсіз және бір мезгілде екі нүктелерінде жер шарының Физикалық атындағы институтта П. Н. Лебедева КСРО ғылым Академиясының және Колумбия Университетінде АҚШ-та.
Нәтижесінде термин «мазер» өрт термин «лазер» нәтижесінде ауыстыру әріп «М» (бастауыш әрпі сөздер Microwave — микротолқынды) әрпімен «L» (бастауыш әрпі сөздер Light — жарық). Негізінде, мазера, сондай-ақ лазер жатыр сол бір принцип — принципі, қисынға келтірілген . В. А. Фабрикантом. Пайда болуы мазера білдіреді, бұл дүниеге жаңа бағыт ғылым мен техникада. Алдымен оны деп атаған кванттық радиофизикой, ал кейінірек атай бастады кванттық электроникамен.
1955 ж. Н. Г. Басов пен А. М. Прохоров обосновали әдісін қолдану оптикалық тартып шағару құру үшін инверсной ылғалдылығы деңгейдегі. 1957 ж. Н. Г. Басов идеясын пайдалану жартылай өткізгіштер жасау үшін кванттық генераторлар; сонымен қатар, ол пайдалануды ұсынды ретінде резонатора арнайы өңделген бетінің ең үлгідегі. Сол жылы В. А. Фабрикант пен Ф. А. Бутаева бақылады әсері оптикалық кванттық күшейту тәжірибелерден электрлік разрядпен қоспасын сынап буларының және аз мөлшерде сутегі және гелий. 1958 жылы А. М. Прохоров және қарамастан, оған американ физигі Ч. Таунс теориялық обосновали қолдану мүмкіндігі құбылыстар еріксіз испускания спектрдің оптикалық диапазонда; ол ұсынған идеясын қолдану оптикалық диапазонында көлемді, ашық резонаторларды. Ескереміз, сындарлы ашық резонатор ерекшеленеді көлемді екенін жиналды өткізгіш бүйір қабырғасының және сызықтық өлшемдер резонатора таңдалған үлкен салыстырғанда ұзын толқындар сәулелену.
Осылайша, қарқынды теориялық және эксперименттік зерттеулер КСРО мен АҚШ-тың тығыз подвели ғалымдар ең соңында 50-ші жылдардың құруға лазер. Жетістік выпал үлесіне американдық физика Т. Меймана. 1960 жылы екі ғылыми журналдарда пайда болды, оның хабар-өзіне қол алуға рубине генерациялау сәуле оптикалық диапазонда. Осылайша әлем білген туу туралы тұңғыш «оптикалық мазера» — лазердің арналған рубине.Бірінші үлгісі лазеравыглядел жеткілікті қарапайым: кішкентай жарық кубик (1x1x1 см), екі қарама-қарсы қырлары, болды серебряное покрытие (бұл қырлары ойнады рөлі айналар резонатора), мезгіл-мезгіл облучались жасыл жарықпен от-шамдар жарқ жоғары қуаты, ол жылан-ын қамтыды жарық кубик. Генерируемое сәуле түрінде қызыл жарық импульс испускалось арқылы шағын тесік бар бір посеребренных қырлы кубик.
Сол 1960 жылы американдық физиками А. Джавану, В. Беннету, Э. Эрриоту алуға қол жеткізді генерациялау үшін оптикалық сәулелену электр разрядта қоспасының гелий мен неона. Осылай бірінші газовый лазер пайда болуы, оның іс жүзінде дайындалды эксперименттік зерттеулермен В. А. Фабриканта және Ф. А. Бутаевой орындалған, 1957 ж.
Бастап 1961 ж., лазерлер әр түрлі типтегі (қатты денелер мен газ) құрылымында берік орын оптикалық зертханаларда. Игеріліп жатқан жаңа активті ортаның әзірленеді және жетілдіріледі дайындау технологиясы лазер. «1962-1963 жылдары КСРО мен АҚШ бір мезгілде құрылады алғашқы жартылай өткізгішті лазерлер.
Құрылғы лазер
Түсіну үшін лазердің жұмыс істеу принципі, барынша мұқият зерттеп, процестер жұтылу және сәулелену атомдарымен кванттардың жарық. Атом болуы мүмкін әр түрлі энергетикалық күйде с энергиями E1, Е2и т. б. аға Бор, бұл жай-күйі тұрақты деп аталады. Шын мәнінде, тұрақты жай-күйін, онда атом болуы мүмкін шексіз ұзақ болмауы сыртқы ұйытқу болып табылады, тек жай-күйі ең аз энергиясын. Бұл жай-күйі негізгі деп атайды. Барлық басқа жай-күйін нестабильны. Толқыған атом мүмкін бола алады, осы жағдайларда ғана өте қысқа уақытта, шамамен 10–8с, содан кейін ол лифті өздігінен қозғалып кетуі ауысады бірі төменгі жағдайлар испуская квант жарық жиілігін оның анықтауға болады екінші постулатты Бор. Сәуле испускаемое кезінде самопроизвольном ауысу атомның бір күйден деп атайды спонтанным. Кейбір энергетикалық деңгейлерде атом мүмкін бола алады айтарлықтай көп уақыт, шамамен 10–3с. Мұндай деңгейлер деп аталады метастабильными.
Көшу атом жоғары энергетикалық жағдайы болуы мүмкін кезде резонансном поглощении фотон энергиясы оның әртүрлілігіне тең энергия атом түпкі және бастапқы жағдайлар.
Өткелдер арасындағы энергетикалық деңгейлері атомы міндетті емес байланысты жұту немесе испусканием фотондар. Атом алуға немесе беруге бөлігі өз энергиясын және көшу басқа квантовое жағдайы нәтижесінде өзара іс-қимыл басқа атомдарымен немесе қақтығыс электронами. Мұндай ауысулар деп аталады безизлучательными.

Қарастырайық қабаты мөлдір заттар, атомдар, оның болуы мүмкін жағдайларда энергиями Е1и Е2> Е1. Бұл қабатта қолданылады сәуле резонанстық жиілік көшу ν = ΔE / h. Бөлуге сәйкес Больцман, термодинамическом тепе-теңдік саны атомдар заттар болады төменгі энергетикалық күйі. Кейбір бөлігі атомдар болады және жоғарғы энергетикалық күйде ала отырып, қажетті энергия соқтығысу кезіндегі басқа атомдарымен. Белгілейміз населенности төменгі және жоғарғы деңгейдегі сәйкесінше арқылы п1и n2< n1. Тарату кезінде аты шулы сәулелену осындай ортада болады барлық үш процесс бейнеленген сурет. 9. Эйнштейн көрсеткендей, процесс (a) сіңіру фотон невозбужденным атомом процесі (c) индукцияланған испускания кванта қозғалған атомом бірдей ықтималдығы. Өйткені n2< п1поглощение фотондар болады қарағанда жиі индуцированное испускание. Нәтижесінде өткен қабаты арқылы заттар сәуле шығару болады ослабляться. Бұл құбылыс ескертеді және қара дақтардың пайда болуынан фраунгоферовских желілерін спектрінде күн сәулесінің. Сәулелену нәтижесінде пайда болатын ахуалдан тосын өтуілер, некогерентно қолданылады барлық бағыттары бермейді салым өткізілмек толқынын.
Үшін өтетін қабаты арқылы заттар толқын усиливалась керек жасанды жағдай жасау, n2> n1, т. е. құру инверсную населенность деңгейдегі. Мұндай сәрсенбі болып табылады термодинамически неравновесной. Идеясы пайдалану тепе-теңдіксіз орталарды алу үшін оптикалық күшейту алғаш рет айтылуы В. А. Фабрикантом 1940 жылы. 1954 жылы орыс физика-Н. Г. Басов пен А. М. Прохоров және қарамастан, олардың американдық ғалым Ч. Таунс пайдаланды құбылыс индукцияланған испускания құру үшін микротолқынды генератор радиотолқындар толқын ұзындығы λ = 1,27 см. Әзірлеу үшін жаңа қағидатын күшейту және генерациялау радиотолқындардың 1964 жылы үшеуі де марапатталды Нобель сыйлығының лауреаты. Сәрсенбі, құрылды инверсная населенность деңгейдегі называетсяактивной. Ол бола алады телеарнаға күшейткіші жарық сигнал. Үшін бірталай жарық генерациясы қажет использоватьобратную байланыс. Бұл үшін белсенді ортаға орналастыру керек екі ел арасындағы жоғары сапалы айналарды көрсететін, қатаң түрде жарық бұрын, ол бірнеше рет арқылы белсенді ортаға оятатын лавинообразный процесі индукциялаған эмиссия когерентных фотондар. Бұл ретте ортада сақталуы тиіс инверсная населенность деңгейдегі. Бұл процесс лазерлік физика қабылданды называтьнакачкой.
Начало лавинообразному процесіне мұндай жүйеде белгілі бір жағдайларда мүмкін қоюға кездейсоқ спонтанды акт, ол кезде туындайды сәуле бойымен бағытталған ось. Біраз уақыттан кейін мұндай жүйеде туындайды стационарлық режимі генерациялау. Бұл лазер. Лазерлік сәуле шығарылады сыртқа арқылы бір (немесе екі) айналар тұлға ішінара ашықтығымен. — Сур. 10 схемалық ұсынылды дамыту лавинообразного процесінің лазере.

10-сурет.
Дамыту лавинообразного процесінің өндіру лазере.
Әртүрлі тәсілдері алу ортаның инверсной населенностью деңгейдегі. «Рубиновом лазере пайдаланылады оптикалық накачка. Атомдар қозғалады есебінен сіңіру света. Бірақ бұл жеткіліксіз, тек екі деңгейлі. Қандай күшті емес, жарық шамдар–тартып шағару саны қозғалған атомдар көп болады санының невозбужденных. «Рубиновом лазере накачка арқылы жүргізіледі, үшінші жоғары орналасқан деңгейі (сур. 11).

11-сурет.
Үш деңгейлі схемасы оптикалық тартып шағару. Көрсетілген мезгілдері «өмір» уровнейЕ2иЕ3. УровеньЕ2– метастабильный. Ауысу арасындағы уровнямиЕ3иЕ2безызлучательный. Лазерлік көшу жүзеге асырылады арасындағы уровнямиЕ2иЕ1. Бұл кристалда рубин уровниЕ1,Е2иЕ3принадлежат примесным атомам хром.
Кейін тұтану қуатты шамдар жанында орналасқан рубиновпен өзегі, көптеген хром атомдары кіретін түріндегі қоспалар кристалл рубин (шамамен 0,05 %) ауысады состояние с энергией E3 арқылы аралығы τ ≈ 10–8с олар ауысады состояние с энергией E2. Перенаселенность қозғалған деңгейдегі Е2по салыстырғанда невозбужденным деңгейі Е1возникает, оның салыстырмалы үлкен уақыт өмір сүру деңгейін E2.
Лазер арналған рубине жұмыс істейді импульстік режимде толқын ұзындығы 694 мм (қара-вишневый свет), сәуле шығару қуаты жетуі мүмкін » импульсе 106–109Вт.
Бірі ең көп тараған лазерлердің қазіргі уақытта газ лазер қоспалар гелий мен неона. Жалпы қысым қоспасы шамамен 102Па қатынасында компонент He және Ne шамамен 10 : 1. Белсенді газбен болып табылады неон. Гелий болып табылады, буферлік газбен, ол қатысады тетігі құру инверсной населенности бір жоғарғы деңгейдегі неона.

12-сурет.
Механизмі тартып шағару He–Ne лазер. Тікелей көрсеткішпен бейнеленген спонтанды өтпелері атомах неона.
Накачка лазерлік көшу E4→ Е3в неоне былайша жүзеге асырылады. «Высоковольтном электр разрядта салдарынан соударений с электронами едәуір бөлігі атомдар гелий ауысады жоғарғы метастабильное жай-күйін E2. Қозғалған атомдар гелий неупруго тап атомдарымен неона жүрген негізінен жай-күйі, береді және оларға өз энергиясын. Деңгейі Е4неона орналасқан 0,05 эВ жоғары метастабильного деңгейін Е2гелия. Жетіспеушілігі энергия есебінен өтеледі кинетикалық энергиясын соударяющихся атомдар. Деңгейінде Е4неона туындайды инверсная населенность деңгейге қатысты E3, ол қатты обедняется есебінен ахуалдан тосын өткелдерін, төмен орналасқан деңгейлер. Кезде жеткілікті жоғары деңгейде тартып шағару қоспасының гелий мен неона басталады лавинообразный көбею процесіне ұқсас когерентных фотондар. Егер кювета со қоспасы газдар қыз арасындағы высокоотражающими шағылысу, онда лазерлік генерация. — Сур. 13 бейнеленген сызбасы гелий-неон лазер.

13-сурет.
Схемасы гелий-неон лазер: 1 – шыны кювета бабына қоспасымен гелий мен неона, құрылатын жоғарғы вольтты разряд; 2 – катод; 3 – анод; 4 – бітеу сфералық айна рет кем 0,1 %; 5 – сфералық айна рет 1-2 %.
Кейбір бірегей қасиеттері лазерлік сәулелену
Қарастырайық кейбір бірегей қасиеттері лазерлік сәулелену. Кезінде спонтанном сәулелену атом шығаратын спектральную сызығына, түпкі ені. Кезінде лавинообразном нарастании санын амалсыздан испущенных фотондар ортада инверсной населенностью сәуле қарқындылығы осы көшкіні артатын болады, ең алдымен, орталықта спектральды сызық осы атом көшу, және осы процесс нәтижесінде ені спектралды сызықтың бастапқы спонтанды сәулелену азаяды. Тәжірибеде арнайы жағдайларда мүмкін емес жасауға салыстырмалы ені спектральды сызықтар лазерлік сәулелену 107 — 108раз аз ені ең тар желілерін спонтанды сәулелену байқалатын табиғат.
Сонымен тарылту желісі сәулелену лазере қолынан алуға расходимость сәуленің кемінде 10-4радиана, яғни деңгейінде бұрыштық секунд.
Белгілі бағытталған тар луч света алуға болады жүзінде кез келген көзін қойып, жолында жарық ағынының бірқатар экрандар кішкентай тесіктері орналасқан бір тік. Деп елестетіп көрейікші, біз қызған қара денені пайдаланып диафрагмалар алды луч света, оның призма арқылы немесе басқа спектрлік аспаптың бөлдік луч ені спектрін, тиісті ені спектрін, лазерлік сәулелену. Біле қуаты лазерлік сәулелену, оның спектрін енін және угловую расходимость сәуленің көмегімен пайдалануға болады формула Планк есептеу температурасы воображаемого қара дененің пайдаланылған көзі ретінде жарық сәуленің, балама лазерному лучу. Бұл есептеу әкеледі бізді фантастикалық санында: температура, қара дененің болуы тиіс ондаған миллион градус! Ғажайып қасиеті лазерлік сәуле — оның жоғары тиімді ауа температурасы (тіпті салыстырмалы түрде шағын және орташа қуатты лазерлік сәулелену немесе аз энергия лазерлік импульс) ашады зерттеушілер алдында үлкен мүмкіндіктер мүлдем осуществимые пайдаланбай-ақ лазер.
Қолдану лазерлер » зергерлік салалары:
Лазерлік пісіру. Бірі пайдалану лазерлер » зергерлік саланы операциялар жөндеу түрлі бұйымдар көмегімен лазерлік дәнекерлеу. Үлгі қолдану сериялық жаппай өндірісте лазерлік дәнекерлеу болып табылады лазерлік пісіру тізбектерін оларды жүргізу кезінде.
Шын мәнінде, барлық белгілі және табысты қолданылады өндіруге арналған жабдық тізбегін, әсіресе итальяндық фирмалар. Ерекшелігі бұл процесс болып табылады оның двухстадийность: алдымен қалыптасады тізбек, содан кейін жүргізіледі, оның дәнекерлеу әдістерімен. Лазерлер жүргізуге мүмкіндік береді дәнекерлеу буын тізбектері тікелей оны құру барысында бір-технологиялық операциялар және бір жабдықта. Алғаш рет мұндай технологиясы әзірленді дәнекерлеу үшін алтын шынжыр италия фирмасы Lаservall. Сондай-ақ, қолданылуы мүмкін пісіру біріктіру кезінде әр түрлі тораптары, зергерлік бұйымдар, бекіту иголок белгілерін, пісіру үлкен сақина үшін, құлып және т. б. Артықшылықтары лазермен пісіру — локальность енгізу жылудың болмауы, флюстерді және тұндырылған материал (дәнекерді), төмен шығындар, материалды дәнекерлеу кезінде мүмкіндігі, бөлшектерді біріктіру бұйымдарды тастармен, іс жүзінде қыздыру барлығы тұтастай бұйым.
Лазерлік таңбалау және нақыштау.Ең қызықты әдістерін өңдеу қымбат металдар болып табылады таңбалау және нақыштау. Қазіргі лазерлер, жабдықталған компьютерлік басқармасы мүмкіндік береді жағуға металл әдісімен лазерлік таңбалау және ою жолдары (түрлендіру бетінің әсерінен лазерлік сәулелену.) іс жүзінде кез келген графикалық ақпарат — суреттер, жазулар, вензеля, логотиптер. Оның бейнесі жағуға болады да растровом, сондай-ақ контурном бейнеде берілген. Заманауи құрал-жабдықтар жылжытуға мүмкіндік береді лазерлік сәуле жылдамдығымен екі метрден астам минутына қамтамасыз етуге графикалық рұқсат металда дейін 10…15 желілерін миллиметр. Осындай техникасы мүмкін дайындау өзіндік құны төмен, әртүрлі аспалар, заколок, және басқа зергерлік бұйымдарды өзіндік лазерлік графика.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *