Опыт резефорда. Планетарная модель атома

ЛЕКЦИЯ № 14

ОПТИЧЕСКАЯ ПИРОМЕТРИЯ

Законы теплового излучения позволяют решить вопрос об измерении температуры в тех случаях, когда нельзя использовать обычные методы — термометры, термопары, термосопротивления. Это имеет место измерении очень высоких температур, например, раскалённых тел, тел, удалённых от наблюдателя (звёзд). В этих случаях о температуре тела можно судить только по его излучению. Совокупность методов измерения высоких температур, основанных на законах теплового излучения, в частности на использовании зависимости излучательной способности тела от его температуры,называется оптической пирометрией. Приборы, которые применяются в оптической пирометрии, называются пирометрами. В основе одного из методов измерения температуры нагретого тела лежит закон Стефана — Больцмана R _Э = sТ⁴. Из формулы ясно, что измеряя энергетическую светимость тела R _Э и зная постоянную s, можно определить температуру Т. Пирометр, измеряя энергетическую светимость, показывает непосредственно температуру.

В начале ХХ века уже было известно, что в состав атома входят электроны. Поскольку атом электрически нейтрален, а электрон имеет отрицательный заряд, то было очевидным, что в состав атома входит и положительный заряд. Масса атома значительно превышала массу его электронов. Резерфорд поставил задачу опытным путём изучить распределение положительного заряда внутри атома.

В своём опыте он подверг бомбардировке альфа-частицами тонкую золотую фольгу. Альфа-частицы имели положительный заряд, а их масса почти в 2000 раз превышала массу электрона. Золотая фольга была очень тонкой толщиной 10^–6 м, но по атомным меркам её толщина составляла около 10000 атомных слоёв. Ожидалось, что золотая фольга станет серьёзной преградой на пути альфа-частиц, но оказалось напротив. Основной поток альфа-частиц свободно пролетал сквозь преграду. Из этого вытекало, что атом внутри практически пустой, т.е. положительный заряд занимает очень малый объём атома. Однако отдельные альфа-частицы (очень малая часть) отклонились на значительные углы от первоначального направления. Из этого вытекало, что с маленьким положительным ядром атома связана практически вся его масса.

На основании результатов опыта Резерфорд предложил следующую модель атома. В центре атома расположено положительное массивное ядро, вокруг которого вращаются электроны как планеты вокруг Солнца. Из опыта оценили размер ядра как 10^–14 м, когда размер атома, полученный ранее, составлял порядка 10^–10м. Электроны на орбитах атома удерживала сила кулоновского притяжения, действующая между разноимёнными зарядами.

Дата добавления: 2013-12-12