Резерфордын атомын загварын давуу болон сул талууд
1911 онд Эрнест Рутерфордын санал болгосон Резерфордын атомын загвар нь хими, физикийн хөгжлийн түүхэн чухал үе шат байв. Энэ нь Томсоны хуучин атомын загварыг сорьсон альфа бөөмийн тархалтын туршилтуудаас үүссэн. Энэ нийтлэлд бид Резерфордын атомын загварын давуу болон сул талуудыг судалж, түүхэн болон шинжлэх ухааны хүрээнд оруулсан хувь нэмэр, хязгаарлалтыг илүү сайн ойлгох найдвар төрүүлэх болно.
Түүхийн үндэслэл
Резерфордын атомын загварын давуу болон сул талуудын талаар хэлэлцэхээсээ өмнө түүний цаад түүхэн үндэслэлийг ойлгох нь чухал юм. 19-р зууны сүүл ба 20-р зууны эхэн үед атомын бүтцийн талаарх мэдлэг маш хязгаарлагдмал байв. Тухайн үед зонхилж байсан атомын загвар нь 1897 онд Ж.Ж. Томсоны санал болгосон үзэмний пудингийн загвар байсан бөгөөд атомыг пудинг дахь үзэм шиг электронууд тархсан эерэг бөмбөрцөг гэж үздэг байв.
Резерфорд өөрийн туслахууд Ханс Гейгер, Эрнест Марсден нарын хамт 1909 онд альфа бөөмсийн тархалтын туршилт гэгддэг алдарт туршилтыг явуулсан. Тэд альфа бөөмсийг (эерэг цэнэгтэй) нимгэн алтан тугалган цаас руу түлж, бөөмс хэрхэн тархаж байгааг ажигласан. Гайхалтай үр дүн нь зарим альфа бөөмс анхны чиглэлдээ буцаж туссан явдал байв. Энэхүү олдворыг Томсоны үзэмний пудингийн загвараар тайлбарлах боломжгүй байв.
Резерфордын атомын загвар
Резерфорд атомууд нь ихэвчлэн хоосон орон зай бөгөөд төв хэсэгтээ жижиг, нягт, эерэг цэнэгтэй цөм буюу цөм байдаг гэж дүгнэжээ. Гаригууд нарыг тодорхой тойрог замаар тойрдог шиг электронууд энэ цөмийг тойрон эргэлддэг. Энэ загварыг ихэвчлэн атомын планетарийн загвар гэж нэрлэдэг.
Резерфордын атомын загварын давуу талууд
1. Хуучин загварыг солих
Резерфордын загварын гол давуу талуудын нэг нь үзэмний пудингийн загварын хязгаарлалтыг даван туулах чадвар байв. Альфа бөөмийн тархалтын туршилтууд нь Томсоны загвараар тайлбарлаж чадахгүй үр дүнг харуулсан, тухайлбал атомууд маш жижиг, нягт цөмтэй гэсэн үзэл баримтлалыг харуулсан.
2. Атомын тухай ойлголтыг дээшлүүлэх нь
Резерфордын загвар нь эрдэмтдэд атомын бүтцийг илүү сайн ойлгоход тусалсан. Атомыг нягт цөмтэй хоосон орон зай гэж дүрсэлснээр энэхүү загвар нь атомын физик, химийн судалгааг өмнөх судалгаануудаас хамаагүй илүү дэвшүүлсэн.
3. Цөмийн онолд оруулсан хувь нэмэр
Атомд цөмийг нээсэн нь цөмийн физикийн цаашдын хөгжлийг бий болгох боломжийг олгосон. Энэ нь протон, нейтрон зэрэг бусад субатомын бөөмсийг нээх, мөн ...-ийг илүү гүнзгий ойлгох замыг нээсэн. цөмийн урвал болон цөмийн эрчим хүч.
4. Цаашдын загваруудын үндэс суурь
Резерфордын загвар нь Борын загвар болон квант механик зэрэг илүү дэвшилтэт атомын загваруудыг хөгжүүлэх үндэс суурь болсон. Резерфордын загвар нь цөмийн оршин тогтнолыг баталсан бөгөөд дараа нь үүнийг өргөжүүлж, дараагийн онолуудаар сайжруулсан.
5. Альфа тархалтын туршилт
Рутерфорд болон түүний багийн хийсэн альфа тархалтын туршилт нь түүний атомын загварыг нээхэд дэмжлэг үзүүлээд зогсохгүй физикийн салбарт янз бүрийн материал болон бусад субатомын хэсгүүдийн бүтцийг ойлгоход ашигладаг чухал туршилтын арга болсон юм.
Резерфордын атомын загварын сул талууд
1. Электроны тогтвортой байдлыг тайлбарлахгүй
Энэ загварын гол сул талуудын нэг нь цөмийг тойрон эргэлдэж буй электронууд яагаад энерги алдаж, цөм рүү ордоггүйг тайлбарлаж чадахгүй байгаа явдал юм. Сонгодог электродинамикийн дагуу хурдасгаж буй электронууд цацраг ялгаруулж, энерги алдаж, улмаар цөм рүү спираль хэлбэртэй эргэлдэх ёстой.
2. Электроны байрлалыг тодорхойлох боломжгүй байдал
Резерфордын загвар нь электронууд атом дотор хэрхэн байрлаж эсвэл хэрхэн ажилладаг талаар ямар ч тайлбар өгөөгүй. Энэ нь хожим нь квант тойрог замын тухай ойлголтыг нэвтрүүлсэн Нильс Бор үүнийг өөрчилсөн нэг шалтгаан байв.
3. Цахилгаан соронзонгийн хуулийн эсрэг
Резерфордын загвар нь тухайн үед хүчин төгөлдөр байсан цахилгаан соронзон орны хуулиудтай зөрчилдөж байв. Өндөр энергитэй электронууд дугуй тойрог замаар хөдлөхдөө энергийг байнга цацруулж байх ёстой бөгөөд энэ нь тэднийг энерги алдаж, атомыг маш богино хугацаанд задрахад хүргэдэг.
4. Зөвхөн устөрөгчийн атомуудыг тайлбарладаг
Энэ загвар нь зөвхөн нэг протон ба нэг электронтой хамгийн энгийн атом болох устөрөгчийн атомыг тодорхойлоход хамгийн үр дүнтэй байдаг. Гэсэн хэдий ч илүү нарийн төвөгтэй элементүүдийн хувьд энэ загвар хангалтгүй юм. Олон электронтой атомуудын электронууд нь Резерфордын загвараар тайлбарлах боломжгүй илүү нарийн төвөгтэй харилцан үйлчлэлтэй байдаг.
5. Квант механикийн тогтвортой байдлын зарчмыг зөрчих
Энэ загвар нь квант механикийн үндсэн зарчмуудтай зөрчилдөж байсан бөгөөд үүнийг хожим нэвтрүүлсэн. Квант механик нь электронууд нь бөөмийн болон долгионы шинж чанартай бөгөөд электронууд тогтмол тойрог замд биш харин тойрог замд оршин тогтнох магадлалын тархалттай гэсэн ойлголтыг нэвтрүүлсэн.
6. Хязгаарлагдмал туршилтын загвар
Альфа тархалтын туршилт нь өөрийн цаг үеийнхээ хувьд шинэлэг байсан ч тухайн үеийн технологийн хязгаарлалт нь Резерфордын загварыг өнөөгийн технологийн аль болох илүү нарийн туршилтаар цаашид туршиж үзэх боломжгүй болгосон.
Дүгнэлт
Резерфордын атомын загвар нь атомын бүтцийг ойлгоход чухал алхам болсон юм. Томсоны загварын хязгаарлалтыг даван туулснаар атомын мөн чанар, атомын цөм, электронуудын үүргийн талаарх шинэ санаануудыг бий болгосон. Гэсэн хэдий ч түүний дутагдалтай талууд, ялангуяа электроны тогтвортой байдлыг тайлбарлах, тухайн үед хүчин төгөлдөр байсан физикийн хуулийг зөрчих зэрэг нь уг загвар төгс бус болохыг харуулж байна.
Шинжлэх ухааны загвар бүр нь судалгааны төгсгөл биш, харин цаашдын ойлголтын эхлэлийн цэг гэдгийг санах нь чухал юм. Резерфордын загвар нь Борын загвар, квант механик зэрэг илүү нарийн төвөгтэй, нарийвчлалтай атомын загваруудыг хөгжүүлэхэд урам зориг өгсөн. Тиймээс, дутагдалтай талуудтай хэдий ч энэхүү загвар нь шинжлэх ухааны хөгжлийн түүхийн чухал хэсэг хэвээр байна.
Боловсролын хүрээнд Рутерфордын загвар нь шинжлэх ухаан хэрхэн хөгжиж байгааг харуулсан хичээлийг өгдөг бөгөөд энэ нь туршилт хийх, хуучин онолыг шинэ нотолгооны дагуу илүү сүүлийн үеийн онолоор солих замаар явагддаг. Энэхүү загвар нь төгс бус боловч шинжлэх ухааны үнэнийг эрэлхийлэхдээ одоо байгаа ойлголтыг эргэлзэж, шалгах зоригтой байх, мөн өөрчлөлтийг хүлээн авах хүсэл эрмэлзэлтэй байхын ач холбогдлыг харуулж байна.
