Eisimpleirean de Cheistean a’ Deasbad Lorg an Niùclas Atamach
B’ e tachartas cudromach ann an leasachadh fiosaigs agus ceimigeachd a bh’ ann an lorg an niùclas atamach. Mus tèid sinn nas doimhne na na ceistean eisimpleireach agus an deasbad mun deidhinn, leig dhuinn sùil a thoirt air beagan eachdraidh air mar a chaidh an niùclas atamach a lorg agus na prìomh dhaoine air cùl an lorg.
Eachdraidh airson Lorg an Niùclas Atamach
Tha rannsachadh air dadaman air a bhith ann bho seann linntean, nuair a mhol feallsanaichean Grèigeach leithid Democritus agus Leucippus am beachd gun robh stuth air a dhèanamh suas de ghràinean beaga bìodach, do-roinnte ris an canar atomos (a’ ciallachadh “do-gheàrrte”). Ach, cha deach bun-bheachd nas saidheansail mun dadam a leasachadh gus an 19mh agus toiseach an 20mh linn.
Ann an 1803, mhol John Dalton teòiridh atamach ag ràdh gu bheil gach eileamaid air a dhèanamh suas de dadaman den aon seòrsa agus gu bheil mais agus feartan eadar-dhealaichte aig dadaman diofar eileamaidean. Ach cha do mhìnich an teòiridh seo structar a-staigh dadaman.
B’ e an ath cheum mòr lorg J.J. Thomson air an dealan ann an 1897, a sheall nach robh dadaman nan mìrean beaga bìodach, do-roinnte. Mhol Thomson cuideachd modail a’ “phlum pudding” anns an robh dadaman air an dèanamh suas de mhuir de chosgais dheimhinneach le dealanan àicheil sgapte air feadh.
Ach, bha dùbhlain deuchainneach mu choinneamh modail Thomson a fhuair fuasgladh mu dheireadh le Ernest Rutherford. Ann an 1911, rinn Rutherford deuchainn sgapadh mìrean alfa ris an canar deuchainn Geiger-Marsden (no deuchainn sgapadh òir). Sheall na toraidhean gu bheil a’ mhòr-chuid de mhais dadaim cruinnichte ann an ionad beag, a thàinig gu bhith aithnichte nas fhaide air adhart mar an niùclas atamach.
Deuchainn Geiger-Marsden agus Modail Rutherford
Anns an deuchainn seo, loisg Rutherford mìrean alfa (le cosgais dheimhinneach) a-steach do shreath tana de dh’òr. Chaidh a’ mhòr-chuid de na mìrean alfa tron shreath òir gun bhuaidh sam bith, ach chaidh cuid dhiubh a sgapadh ann an diofar stiùiridhean, agus phreab cuid eadhon air ais. B’ e toradh iongantach a bha seo oir, a rèir modail “plum pudding” Thomson, bu chòir do mhìrean alfa a bhith air a dhol dìreach troimhe gun mòran strì.
Cho-dhùin Rutherford gu bheil niùclas beag, dùmhail aig ataman le cosgais mhòr dheimhinneach, agus gu bheil a’ mhòr-chuid de mheud an ataim na àite falamh air a lìonadh le dealanan. Chuir modail atamach Rutherford an àite modail a’ “phlum pudding” oir mhìnich e na rudan a chaidh fhaicinn san deuchainn nas fheàrr.
Co-aontar Rutherford agus Modail Atamach Bohr
Ged a thug modail Rutherford a-steach bun-bheachd an niùclas atamach, bha grunn easbhaidhean ann fhathast ann a bhith a’ mìneachadh seasmhachd atamach agus speactraman sgaoilidh. Ann an 1913, leasaich Niels Bohr modail Rutherford le bhith a’ moladh gum bi dealanan a’ gluasad ann an orbitan fa leth timcheall an niùclas agus nach urrainn dhaibh fuireach anns na orbitan sin ach gun rèididheachd a leigeil a-mach. Shoirbhich le modail Bohr speactram an haidridein a mhìneachadh.
Às dèidh sin, chaidh am modail atamach a leasachadh tuilleadh le meacanaig cuantamach a thug tuigse nas doimhne air structar atamach agus giùlan dealanach.
Ceistean Eisimpleir agus Deasbad
Seo eisimpleirean de cheistean agus deasbadan mu lorg niùclas atamach agus structar atamach. Tha na ceistean seo a’ còmhdach nam bun-bheachdan air an do chòmhdaich sinn roimhe.
Ceist 1: Deuchainn Sgaoilidh Òir
Ceist:
Ann an deuchainn Rutherford, chaidh mìrean alfa a chaidh a losgadh a-steach do sgàil òir troimhe sa mhòr-chuid gun bhuaidh, ach chaidh àireamh bheag dhiubh a sgapadh ann an diofar stiùiridhean. Dè na co-dhùnaidhean a ghabhas tarraing bhon deuchainn seo, agus ciamar a tha e a’ cur dùbhlan ri modail “plum pudding” J.J. Thomson?
Deasbad:
Is e prìomh cho-dhùnadh na deuchainne seo gu bheil meadhan glè bheag, dùmhail, le cosgais dheimhinneach aig ataman, an niùclas. Sheall toraidhean na deuchainne gur e àite falamh a th’ ann a’ mhòr-chuid de mheud an ataim leis gu bheil a’ mhòr-chuid de ghràinean alfa a’ dol troimhe gun bhacadh. Tha na gràineanan alfa sgapte a’ nochdadh gu bheil dùmhlachd mhòr de chosgais dheimhinneach anns an niùclas, comasach air na gràineanan alfa le cosgais dheimhinneach a sgapadh.
Chuir an deuchainn seo dùbhlan ri modail “plum pudding” Thomson, a bha a’ gabhail ris gu robh cosgais dheimhinneach air a sgaoileadh gu cothromach air feadh an ataim. Nam biodh modail Thomson ceart, cha bhiodh mìrean alfa air an sgapadh san dòigh a chaidh fhaicinn. Bha modail Rutherford, a chaidh a mholadh mar thoradh air an deuchainn seo, nas cruinne oir b’ urrainn dha mìneachadh a dhèanamh air toraidhean sgapadh mìrean alfa.
Ceist 2: Modail Atamach Rutherford
Ceist:
Mìnich na prìomh eadar-dhealachaidhean eadar modail “plum pudding” Thomson agus modail atamach Rutherford. Dè a rinn Rutherford ro-innse mu sgaoileadh cosgais taobh a-staigh an ataim?
Deasbad:
Is e am prìomh eadar-dhealachadh eadar an dà mhodail seo sgaoileadh an luchd taobh a-staigh an ataim:
– Bha modail “pluma-phuma” Thomson den bheachd gur e cruinne a bh’ anns an dadam a bha le cosgais dheimhinneach le dealanan àicheil sgapte air feadh, coltach ri reasanan ann am putan.
– Air an làimh eile, thuirt modail Rutherford gu robh an cosgais dheimhinneach air a dhìreadh ann an niùclas beag, dùmhail ann am meadhan an ataim, agus na dealanan air an sgapadh timcheall an niùclas ann an àite mòr, falamh.
Rinn Rutherford ro-innse gur e àite falamh a’ mhòr-chuid de mheud ataim agus gur e an niùclas beag, dùmhail seo a tha an urra ri sgapadh mìrean alfa a chithear.
Ceist 3: Teòiridh Atamach Dalton an aghaidh Modail Atamach Rutherford
Ceist:
Dèan coimeas eadar teòiridh atamach Dalton agus modail atamach Rutherford. Ciamar a chuidich leasachadh a’ mhodail atamach seo le bhith a’ mìneachadh structar atamach nas mionaidiche?
Deasbad:
Thuirt teòiridh atamach Dalton gu bheil gach eileamaid air a dhèanamh suas de dadaman den aon seòrsa agus gu bheil mais agus feartan eadar-dhealaichte aig dadaman diofar eileamaidean. Ach, cha do mhìnich an teòiridh seo structar a-staigh dadaman.
Thug modail atamach Rutherford a-steach bun-bheachd an niùclas atamach mar ionad beag, dùmhail, le luchd deimhinneach, le dealanan a’ gluasad timcheall an niùclas. Chuidich leasachaidhean san mhodail seo le bhith a’ mìneachadh sgapadh mìrean alfa agus stèidhich iad gur e àite falamh a th’ ann am meud an ataim a’ mhòr-chuid. B’ e ceum mòr a bha seo ann a bhith a’ leasachadh ar tuigse air structar atamach agus chuir e am bunait airson tuilleadh lorg ann am fiosaig agus ceimigeachd atamach.
Co-dhùnadh
Thug lorg Ernest Rutherford air an niùclas atamach tro dheuchainn Geiger-Marsden atharrachadh bunaiteach air ar tuigse air structar atamach. Tha iomadh leasachadh air a bhith ann am modalan atamach, bho mhodail "plum pudding" Thomson gu modail Bohr agus nas fhaide air falbh gu meacanaig cuantamach. Tha ar tuigse air an niùclas atamach agus giùlan dealanan a’ sìor atharrachadh, a’ toirt seachad dealbh a tha a’ sìor fhàs nas mionaidiche de nàdar dadaman agus stuth.
Tha na h-eisimpleirean gu h-àrd a’ sealltainn mar as urrainnear bun-bheachd niùclas atamach a dhearbhadh gu deuchainneach agus mar a chuidicheas diofar mhodalan atamach le bhith a’ mìneachadh iongantas a chaidh fhaicinn. Tha tuigse air leasachadh eachdraidheil teòiridh atamach deatamach airson a bhith a’ cur luach air saidheans an latha an-diugh agus a chleachdaidhean.
