Деякі властивості частинок, з яких складається атом

Частинка	Заряд	Спін,	Маса (), МеВ	Час життя
p	+ e	1/2	938,272	> 10^32років
n		1/2	939,565	8872 с
e	- e	1/2	0,511	> 4,2·10^24років

Ядра позначаються символом хімічного елемента й кількістю А нуклонів у ядрі. При описі атомних ядер використовують наступні позначення: кількість протонів Z, кількість нейтронів N, масове число А (кількість нуклонів): А = Z + N. Ядра з однаковим Z називають ізотопами, а з однаковим А - ізобарами. Конкретне ядро (нуклід) найчастіше позначають , де X - хімічний символ елементу, або просто (А, Z). Наприклад, ізотоп алюмінію, що складається з 27 нуклонів, позначають , ядро гелію (частинка) .

. Метод, що дозволив отримати висновок про існування ядра, типовий для субатомної фізики (рис. 9.2): у тонку мішень направляють колімований пучок частинок і вимірюють кутовий розподіл (вірогідність вильоту під різними кутами) вторинних частинок.

Аналіз результатів дає відомості про природу взаємодії і структуру об'єкту (мішені). У досліді Резерфорда було виявлено, що приблизно в одному випадку з 10⁴ - частинка міняє імпульс на протилежний. Це не можна пояснити в моделі Томсона, в якій атом - дуже рихла система і сили, що діють на - частинку дуже малі, щоб різко змінити її траєкторію. Повернути - частинку назад може лише об'єкт з масою .

Кінетична енергія - частинки Т_а в описуваних дослідах була 5 МеВ. Звідси легко зробити вибір між моделлю атома Томсона і Резерфорда. Ядерна модель атома Резерфорда зовні нагадує Сонячну систему. Навколо ядра (сонця) в області з лінійними розмірами м рухаються по орбітах електрони (планети). Тому цю модель атома назвали планетарною.

Знайдемо для зворотного (на 180°) розсіяння, тобто для лобового зіткнення (рис. 9.3), відстань найбільшого зближення , що відповідає рівності кінетичної енергії Т_а енергії кулонівського відштовхування :

,

(9.6)

Ми використовуємо Гауссову систему одиниць і позасистемні одиниці:

1 фермі = 1 Фм = 10^-13 см, 1 еВ = 1,6∙10^-12 ерг.

. У найпростішому атомі – атомі водню – навколо ядра обертається один електрон. Орбіти електронів в атомі стаціонарні, атом – дуже стійка система, про що свідчать оптичні лінійчаті спектри атома водню та інших атомів, які характеризуються певним для всіх атомів даного елемента розташуванням спектральних ліній. Згідно з класичним розумінням ядерної моделі атома Резерфорда не можна пояснити стійкість атома та існування лінійчатого спектра його випромінювання.

З погляду класичної електродинаміки електрон, обертаючись навколо ядра з прискоренням, має випромінювати електромагнітні хвилі. Це випромінювання відбувається постійно, електрон поступово втрачає свою енергію і має рухатися по спіралі до ядра. Але тоді випромінювання атома має бути із суцільним спектром., а електрон неминуче має впасти на ядро, що призведе до руйнування атома. Рішення цієї проблеми знайшов у 1913 роцф датський фізик Нільс Бор. Він створив теорію будови і випромінювання атома водню і вонеподібних атомів, яка ґрунтується на моделі атома Резерфорда. Однак, йому довелося зробити припущення, зовсім чужі класичним уявленням. Ці припущення Бор сформулював як постулати.

Дата добавления: 2014-01-07