Атомная и ядерная физика

Атомная и ядерная физика
раздел физики, изучающий строение атома и атомного ядра и процессы, связанные с ними

Явления, подтверждающие сложное строение атома
Явление электролиза (Фарадей, 1833г)
Электромагнитная теория света (Максвелл)
Рентгеновские лучи (1895)
Явление радиоактивности (Беккерель, 1896г)
Катодные лучи – электроны (Дж. Томсон, 1897г)
Линейчатые спектры
Фотоэффект
Опыты Резерфорда по зондированию вещества

Демокрит
существует предел деления атома
Аристотель
Делимость вещества бесконечна
1626г, Париж
Учение об атоме запрещено по страхом смерти

Первая модель атома
— модель Томсона (1903 г.). Положительно заряженный шар, внутри которого находятся электроны («пудинг с изюмом»).
Суммарный положительный заряд = суммарному отрицательному заряду (атом в целом нейтрален).

Недостатки модели атома Томсона
Она не могла объяснить излучения большого числа спектральных линий
Не давала возможность понять, чем определяются размеры атомов.
Оказалась в полном противоречии с опытами Резерфорда

Томсон, пытаясь согласовать эту модель с данными спектроскопии и периодическим законом Менделеева, распределял электроны по концентрическим кольцам, приписав каждому из электронов собственную частоту колебаний, совпадающую с одной из частот спектра излучения атома

Опыт Резерфорда с α-частицами
Фотографии люминесцирующего экрана при отсутствии золотой фольги в потоке α-частиц и при её внесении в поток.
Каждая вспышка вызывается ударом
α-частицы об экран.

Опыт Резерфорда (1906 г.)
Резерфорд «бомбардировал» α-частицами золотую фольгу и наблюдал за свечением экрана.

При попадании α-частицы на экран возникает свечение люминесцентного слоя.

Наблюдения из опыта
большинство α -частиц пролетает сквозь фольгу не отклоняясь
небольшое количество α -частиц отклоняется на небольшие углы
есть α-частицы, отклоняющиеся на углы более 90°

Ядерная модель атома
Атом имеет положительное заряженное ядро, размеры которого малы по сравнению с размерами самого атома
В ядре сконцентрирована почти вся масса атома
Отрицательный заряд электронов распределен по всему объему атома

Выводы Резерфорда
(модель атома):

Модель Томсона
Модель Резерфорда
Отличие модели Томсона от модели Резерфорда

Отличие атомных систем от планетных
Планеты притягиваются к Солнцу силами всемирного тяготения.
Электроны притягиваются к ядру кулоновскими силами.
Силы гравитационного притяжения между электронами и ядром ничтожно малы по сравнению с электромагнитными

+
Строение атома
Строение Солнечной системы

Противоречия планетарной модели атома и классической физики
1)
Но: атом устойчив!!!

2) Вследствие непрерывной потери Е электрона, атом должен излучать непрерывный спектр, но атом излучает линейчатый спектр.
3) Атом излучает свет не все время, а лишь при определенных условиях (прохождение тока в газах, нагревание до высокой температуры),т.е. при сообщении ему энергии.
Противоречия планетарной модели атома и классической физики

Вывод
Эти противоречия объясняются невозможностью применения к электронам в атомах законов классической физики.

Это интересно
Если бы все электроны тела человека прижились к ядрам так ,чтобы внутри атомной пустоты в теле не осталось, то человек превратился бы в пылинку, едва различимую с помощью лупы.