Koje su čestice otkrile Rutherford? Iskustvo i shema Rutherfordovog iskustva

Ernest Rutherford

Početak životnog puta

Životopis Rutherforda počinje s malim gradom Spring Grove na Novom Zelandu. Tu je 1871. godine rođen fizičar i znanstvenik u obitelj imigranata. Njegov otac, rođak iz Škotske, bio je gospodar drveta i imao je svoje poduzeće. Od toga, Rutherford je stekao korisne vještine dizajna za naknadni rad.

Prvi uspjesi već su se odvijali u školi, gdje je, za izvrsne studije, dobio stipendiju za koledž. Prvo, Ernest Rutherford studira na Nelsonskom fakultetu, a potom odlazi u Canterbury. Imajući prekrasnu sjećanju i sjajno znanje, on je zamjetno drukčiji od ostalih učenika.

Rutherford prima nagradu u matematici, piše prvi znanstveni rad na fizici "Magnetizacija željeza u visokofrekventnim ispuštanjima". U vezi s radom, inventa jedan od njegovih prvih instrumenata za prepoznavanje magnetskih valova.

Godine 1895. fizičar Rutherford raspravlja s kemičarom McLarenom za posjedovanje Svjetske izložbene udruge. Slučajno, suparnik odbije nagradu, a Rutherfordu dobiva sreću priliku da osvoji znanstveni svijet. Odlazi u Englesku u Laboratorij Cavendish i postaje doktor znanosti pod vodstvom Josepha Thomsona.

Znanstvena djela i postignuća

Dolazeći u Englesku, učenik jedva ima dovoljno stipendija. Počinje raditi kao učitelj. Znanstveni vođa Rutherforda odmah je zabilježio svoj ogroman potencijal i nije bio u zabludi. Thomson je pozvao mladog fizičara da proučava ionizaciju plina pomoću X-zraka. Zajedno, znanstvenici su otkrili da se pojavljuje pojava trenutne zasićenosti.

Nakon uspješnog rada s Thomsonom, on ide dublje u proučavanje Becquerelova zračenja, što kasnije Maria Sklodowska-Curie će zvati radioaktivno. U ovom trenutku, on svoje prvo otkriće otkriva, otkrivajući postojanje čestica nepoznatih prije toga, proučavajući svojstva urana i torija.

Kasnije je postao profesor na Sveučilištu u Montrealu. Zajedno s Frederickom Soddyjem, znanstvenik postavlja ideju pretvaranja elemenata u proces raspada. Istovremeno, Rutherford je napisao znanstvene radove "Radioaktivnost" i "Radioaktivne transformacije", koje mu donose slavu. Postaje član Kraljevskog društva, dobiva plemeniti naslov.

Za proučavanje propadanja radioaktivnih elemenata 1908. Ernest Rutherford dobio je Nobelovu nagradu. Znanstvenik je otkrio emanciju torija, umjetnu transmutaciju elemenata nakon ozračivanja dušikovih jezgri i napisao tri sveska djela. Jedno od njegovih najvažnijih postignuća je stvaranje modela atomske jezgre.

Koje su čestice otkrile Rutherford?

U istraživanju radioaktivnog zračenja, Rutherford nije bio prvi. Prije njega područje fizike Becquerel i par Curie aktivno je savladalo ovo područje. Fenomen radioaktivnosti otkriven je tek nedavno, a energija se smatrala vanjskim izvorom. Pažljivim proučavanjem soli urana i njihovih svojstava, Rutherford je primijetio da su zrake koje je otkrio Becquerel nehomogene.

Eksperiment Rutherforda s folijom pokazao je da je radioaktivna zraka podijeljena u nekoliko tokova čestica. Jedan tok aluminijske folije može apsorbirati, a drugi može proći kroz njega. Svaki od njih je niz malih elemenata koje znanstvenici nazivaju alfa i beta čestice ili zrake. Dvije godine kasnije francuski je Villar otvorio treći tip zraka, koji je, kako je nazvao Rutherford, zvao gama zrake.

Činjenica da je Rutherford otkrio čestice imao je ogroman utjecaj na razvoj nuklearne fizike. Proboj je napravljen i dokazano je da energija dolazi od atoma urana. Alfa čestice su definirane kao pozitivno nabijene helijeve atome, beta čestice su elektroni. Kasnije otkrivene čestice gamme su elektromagnetsko zračenje.

Radioaktivni raspad

Otkriće Rutherforda potaknulo je ne samo fizičku znanost nego i samu sebe. Studira radioaktivnost na Sveučilištu u Montrealu u Kanadi. Zajedno s kemičarom Soddyom provode niz eksperimenata kojima bilježe da se atomi mijenjaju tijekom emisije čestica.

Poput srednjovjekovnih alkemičara, znanstvenici preobražavaju uranij u olovo, stvarajući još jedan znanstveni proboj. Tako je otvorena radioaktivno raspadanje. Zakona prema kojima se nalazi propadanja Rezerfor i Soddy opisano u spisima „radioaktivno transformacija” i „komparativna studija radioaktivnosti radija i torij”.

Istraživači određuju ovisnost intenziteta propadanja na broj radioaktivnih atoma u uzorku, kao iu prošlom vremenu. Zabilježeno je da se s vremenom aktivnost propadanja smanjuje u geometrijskoj progresiji. Za svaku tvar treba vremena. Na temelju brzine propadanja, Rutherford je uspio formulirati načelo polu-propadanja.

Planetarni model atoma

Početkom 20. stoljeća već su se provodili eksperimenti o prirodi atoma i radioaktivnosti. Rutherford i Villar otvorene alfa, beta i gama zrake, a Joseph Thomson zauzvrat otvara elektron. Mjeri omjer naboja i masa elektrona i potvrđuje da je čestica dio atoma.

Na temelju njegovog otkrića, Thomson stvara atomski model. Znanstvenik vjeruje da ovaj potonji ima sferični oblik, na cijeloj površini čija se raspodjela pozitivno nabijene čestice. Unutar kugle nalaze se negativno nabijeni elektroni.

Nekoliko godina kasnije, Rutherford opovrgava teoriju svog učitelja. On tvrdi da atom ima jezgru koja je pozitivno nabijena. I oko njega, poput planeta oko sunca, elektroni se okreću pod utjecajem Coulombovih snaga.

Shema Rutherfordovog eksperimenta

Rutherford je bio izvanredan eksperimentator. Stoga, sumnjajući u model Thomsona, odlučio ga je pobiti iskustvom. Thomsonov atom bi trebao izgledati poput sfernog oblaka elektrona. Onda alfa čestice moraju slobodno proći kroz foliju.

Za eksperiment, Rutherford je napravio uređaj iz kutije s malom rupom u kojoj je bio radioaktivni materijal. Kutija apsorbira alfa čestice u svim smjerovima, osim gdje je bila rupa. To je stvorilo usmjereni tok čestica. Naprijed su bile nekoliko vodilica s utorima za uklanjanje čestica koje odstupaju od danog tečaja.

Jasno usmjerena alfa zraka, prošla kroz sve prepreke, bila je usmjerena na vrlo tanku ploču zlatnu foliju. Iza nje je bio fluorescentni ekran. Svaki kontakt čestica s njom zabilježen je u obliku bljeska. Tako je moguće procijeniti odstupanje čestica nakon prolaska kroz foliju.

Iznenađujuće sam Rutherford, mnoge čestice odstupale su od velikih kutova, a neke čak i 180 stupnjeva. To je omogućilo znanstveniku da pretpostavlja da je najveći dio atoma u njemu gusta supstanca, koja se kasnije naziva jezgra.

Shema Rutherfordovog iskustva:

Kritika modela

Nuklearni model Rutherforda bio je u početku kritiziran, jer je bio suprotan zakonima klasične elektrodinamike. Rotirajući, elektroni moraju izgubiti energiju i zračiti elektromagnetnim valovima, ali to se ne događa, što znači da su u mirovanju. U ovom slučaju, elektroni bi trebali pasti na jezgru, umjesto da se okreću oko nje.

Da se riješi ova pojava, pala je Nils Bohr. On utvrđuje da svaki elektron ima svoju orbitu. Dok je elektron na njemu, ne emitira energiju, ali ima ubrzanje. Znanstvenik uvodi koncept kvantiteta energije, koji se oslobađa kada se elektroni prelaze na druge orbite.

Tako je Niels Bohr postao jedan od osnivača nove grane znanosti - kvantne fizike. Ispituje se ispravnost modela Rutherford. Kao rezultat toga, koncept materije i njegovo kretanje potpuno su promijenjeni. A model se ponekad naziva atomom Bohr-Rutherford.

Zanimljive činjenice o znanstveniku

Nobelova nagrada Ernest Rutherford primila je prije nego što je počinila najvažnije dostignuće svog života - otkrila atomsku jezgru i instalirala planetarni model atoma.

Značajno otkriće Rutherforda dovelo je do pojave nove industrije koja proučava strukturu atomske jezgre. Zove se nuklearna ili nuklearna fizika.

Fizičar je posjedovao ne samo istraživanje, već i poučavanje talenata. Dvanaest njegovih studenata bili su nobelovci u području fizike i kemije. Među njima su Frederic Soddy, Henry Moseley, Otto Gan i druge poznate ličnosti.

Znanstveniku se često pripisuje otkriću dušika, što je pogrešno. Uostalom, ovo je još jedan poznati Rutherford. Plin je otkrio botaničar i kemičar Daniel Rutherford, koji je živio stoljeće prije izvanrednog fizičara.

zaključak

Britanski znanstvenik Ernest Rutherford je postao poznat među svojim kolegama sklonost za eksperimentiranje. Tijekom života, znanstvenik je proveo puno iskustva kroz koje je bio u mogućnosti otvoriti alfa i beta čestice, formulirati zakon propadanja i polu-život, razviti planetarni model atoma. Prije nego što se vjeruje da je energija vanjski izvor. No, nakon što je znanstveni svijet saznao što čcsticc otkrio Rutherford, fizičari predomislili. Postignuća znanstvenik pomogao napraviti veliki napredak u razvoju fizike i kemije, kao i pridonio nastanku takve industrije kao nuklearna fizika.