raderfodov atomski model - nasport.pmf.ni.ac.rs atomski model.pdfraderfordov atomski model •...
TRANSCRIPT
Raderfordov atomski model
• Saznanje o atomu-otvara pitanje strukture.
• Faradejevi zakoni elektrolize i Tomsonovi eksperimenti-ukazuju na postojanje e-.
• Neutralni atom – negativ nael. kompenzovano pozitivnim.
• Gubitkom e- neutr atom postaje +jon sa naelektrisanjem koje po svojoj veličini odgovara naelektrisanju e-.celom umnošku tog naelektrisanja.
• Masa elektrona znatno manja od mase atoma-pozitivno naelektrisanje je u vezi sa glavnom masom atoma.
• Poz i negat naelektris nalaze se u sveri radijusa oko 10-10 m.
• Tomsonov statički model atoma-sveru atoma ispunjavalo bi + naelektrisanje u kome bi ravnomerno bili raspoređeni e-.
• Plum puding 1903.
• Oscilacijom e- oko ravnotež položaja-objašnjena kvalitativno emisija EMG zračenja.
• slika
• Statički model napušten-ispitivanja rasipanja e- i radioaktivog α-zračenja.
• Ekperimenti Lenarda-ukazali na neodrživost plum puding modela. Veliki br brzih e- prolazio je kroz tanke metalne listide neskrenut.
• Zaključak:u atomu je puno praznog prostora i masa je skoncentrisana u znatno manjem prostoru nego što je veličina atoma. U jezgru atoma.
• Novim eksperimentima –Raderford postavljeni su temelji savremenog shvatanja nuklearne strukture atoma.
• 1906. god Raderford je ispitivao rasejavanje α-čestica na metalnim listidima;
• 1910. Gajger i Mardsen opazili rasejavanje α-čestica sa uglom skoro 180˚;
• 1911. planetarni model atoma-Raderford:unutar atoma +naelektr jezgro, malih dimenzija, u kome je skoro sva masa atoma, oko jezgra kruže e-.
• 1911-1912 Gajger i Mardsen potvrdili eksperimentalno Raderfordove postavke
• Raderford je koristio fotografsku metodu
• Saradnici su koristili efekat scintilacije koje izaziva α-zračenje na zastoru ZnS.
• Brojedi α-čestice koje su pri prolasku kroz listid bile skrenute za ugao vedi od 90˚, našli su da taj odnos iznosi 1:8000.
• Raderford je pretpostavio da u atomu postoji centar intenzivnog el polja koje izaziva rasipanje čestica pod velikim uglom.
• Takvo polje izaziva pozitivno naelektrisanje koncentrisano u malom centru-jezgru.
• Negativno naelektr je raspoređeno po sferi atoma.
• Efekat rasipanja α-čestica Raderf pripisuje samo el.polju jezgra atoma ne i dejstvu e-.
• Sile između α-čestica i jezgra su el prirode i određene su Kulonovim zakonom.
• Veliki br α-čestica prolazi kroz atome daleko od jezgra i ne skrede sa prvobitnog pravca.
• Samo čestice koje prođu dovoljno blizu jezgra skredu – dejsvo kulonovih sila (Coulombo-vih)
Prolazak α-čestica kroz tanke metal folije -slika
Φ=π-2θ FN=p
Raderfordova interpretacija rasipanja α-čestica
Raderfordova interpretacija rasipanja α-čestica
• Nepomično jezgro nalazi se u žiži hiperbole F
• Ona opisuje putanju α-čestica ;čestica dolazi u pravcu PO, skrede za ugao Φ=π-2θ, odlazi u pravcu OP’.
• FN=p normala od jezgra do početnog pravca kretanja α-čestice.
• Stav o održanju momenta količine kretanja
• Stav o održanju energije
• b-najvede mogude približavanje α-čestice jezgru, p=0 i Φ=180˚
• U tom slučaju celokupna Ekin α-čestice prelazi u Epot
• Zavisnost ugla skretanja α-čestica od odnosa p/b:
• (5.6.)
• Tabela
Zamenom b u jednačini 5.6.:
(5.7)
p/b 10 5 2 1 0,5 0,25 0,125
step(°) 5,7 11,4 28 53 90 127 152
• Tabela kvalitativna analiza jednačine (5.7.)
Ako je onda je
cotg φ/2 a ugao skretanja φ
p-rastojanje od prvobitne putanje
čestice do jezgra manje
manji vedi
E-naelektr čestice vede manji
vedi
Ze-naelektrisanje jezgra vede
manji
vedi
MV2/2-kin energ čestice manja
manji
vedi
• Raderford dalje posmatra verovatnodu skretanja čestica pod uglom φ.slika predavanja42
• Snop α-čestica pada normalno na tanku metal foliju debljine t, ima n atoma/jed zapremine.
• α-čestice u vedini slučajeva prolaze neometano kroz foliju.
• Verovatnoda q da de α-čestica predi na rastojanju p od jezgra, zaviside od preseka p2π,gustina atoma u foliji n i debljine folije t:
q=π·p2n·t
slika
• Formula za rasipanje α-čestica
(5.11)
• broj α-čestica N’ koji dolazi na jedinicu površine ekrana, koji se nalazi na rastojanju r i pod uglom Φ u odnosu na primarni pravac α-čestice bide srazmeran:- debljini listida t i gustini atoma u listidu n, kvadratu naelektrisanja jezgra atoma listida (Ze)2 i kvadratu naelektrisanja α-čestica (E)2, obrnuto srazmeran:sin4Φ/2 i kvadratu energije α-čestice (MV2)2 .
• Provera Raderfordove formule Gajger i Mardsen
• Slika aparature
• Metalni cilindar B
• Izvor radioaktivnih zraka
• Dijafragma D
• Folija F.
• Scintilacije koje nastaju usled dolaskaα-čestica na ZnS-ekran S prate se mikroskopom M.
• Cilindar je fiksiran na ploči A-pomera se po krugu.
• Pomeraju se ekran i mikroskop, a fiksirani su folija F i radioaktivni izvor.
• Ne menjajudi ostale uslove ogleda mogla se proveriti formula 5.11 u odnosu na angularnu distribuciju.
• Ako se menja samo φ iz formule 5.11 sledi
proizvod je constantan.
U tabeli 5.2.-Vukanovic (67 str) su dati rezultati što ukazuje na potvrdu Raderfodove formule.
U tabeli su dati rezultati što ukazuje na potvrdu Raderfodove formule.
• U tabeli su dati rezultati što ukazuje na
potvrdu Raderfordove formule.
• Važno je uočiti domen važenja Rad formule, s obzirom na rastojanje do koga se α čestica približava jezgru.
• Postoji gornja granica-čestica prolazi toliko daleko da nema uticaja Kulonovih sila između nje i jezgra.
• Varira granica, ali leži na rastojanju od oko 10-9 cm od jezgra.
• Postoji i donja granica važenja Rad formule.
Slika zavisnosti angularne distribucije od
debljine folije
• Na osnovu ispitivanja rasipanja čestica pod velikim uglovima Rad je dobio informacije o dimenzijama jezgra.
• Primer:rasipanje čestica na Au-nađeno da do rastojanja od 3,2·10-12 cm važi Kulonov zakon.
• Po Rad formuli može se exper odrediti naelektrisanje jezgra Ze.
• Opisana ispitivanja su omogudila postavljanje dinamičkog modela atoma.
• Jezgro je oko 104 puta manje od dimenzija atoma.
• Masa jezgra predstavlja gotovo svu masu atoma.
• poz+ naelektr jezgra po veličini je isto sa negativ – naelektris koje imaju e- koji kruže oko jezgra.
• Kulonova privlačna sila između e- i jezgra izjednačuje se sa centrifugalnom silom, dobija se dinamička stabilnost.