Лекція про історію вивчення атома та ядерну модель атома PDF

Тема уроку: «Історія вивчення атома. Ядерна модель атома» Від абстрактного мислення до наукового експерименту і від нього до практики – такий шлях розвитку науки. Відкриття складної будови атома - найважливіший етап становлення сучасної фізики, який позначився...

Тема уроку: «Історія вивчення атома. Ядерна модель атома» Від абстрактного мислення до наукового експерименту і від нього до практики – такий шлях розвитку науки. Відкриття складної будови атома - найважливіший етап становлення сучасної фізики, який позначився на наступному її розвитку. У процесі створення теорії будови атома, яка пояснила атомні спектри, відкрито нові закони руху мікрочастинок - закони квантової механіки. Історія розвитку уявлень про будову атомного ядра. https://www.youtube.com/watch?v=tqUJpTdXQBw&t=1s Усі тіла навколишньої живої й неживої природи складаються з дрібних частинок — атомів: Першими, хто висловив припущення про це, вважаються давньогрецькі філософи, що вважаються досить сучасними Левкіпп і Демокріт. Ми поговоримо про античних атомістів, а саме про Левкіпа і сама ця постать є напівмістичною тому що навіть у античності були розходження стосовно того чи існував Левкіп, чи це вигаданий персонаж і Насправді все що говорив Левкіп придумав Демокріт. Наприклад, що ніякого Левкіпа не було і деякі сучасні дослідники також схиляються до цієї думки, з іншого боку Арістотель та Теофраст звертаються до Левкіпа, як до засновника атомістичної теорії і визнають його як одного з ведущих філософів того часу. На його думку найпростіша річ яку ми можемо спостерігати - це ділимість і разом з тим зменшуваність, тобто, що ми можемо завжди знайти меншу частинку чогось, відповідно просто дивлячись на речі навколо ми розуміємо, що всі вони складаються з менших часток. А ті складаються ще з менших часток. А якщо ми якимось чином наблизимось, наприклад за допомогою мікроскопа, якого тоді ще не було, то ми побачимо що знов таки все складається ще менших часток, тому найменшу просту одиничку і назвав атом. Отож основні положення для Демокріта вони такі самі, як і для Левкіпа, тобто є атоми, які рухаються у порожнечі і дуже цікавим моментом є те чи, мають атоми вагу, тобто яким чином вони розташовані у просторі і чим зумовлений їх рух. Деякі історики стверджують, що можливо атоми знаходяться у певному вічному падінні, тобто, якщо б вони мали вагу, то відповідно на них би діяла гравітація, однак на думку Демокріта, атоми знаходяться у якомусь хаотичному русі, тобто їхня натура вона не визначається вагою, вона визначається швидше їх зіштовхуванням, тобто коли воно рухається у пустоті вони займають якісь обмежені простори і постійно зіштовхуються з іншими атомами і це спричиняє свого роду хаотичний рух у середині атомарної сітки. Тобто, припустив, що всі речовини мають складатися з певних частинок із дуже маленькими масами. Він назвав їх атомами, що в перекладі з грецької означає «неподільний».  Саме вони назвали атомом (дрібну неподільну частинку, що утворює речовину. Вони вважали, що речовини утворюються в результаті зіткнення атомів і появи зв'язків між ними. Ні природу, ні механізм утворення цих зв'язків вони не уточнювали, зате зробили припущення про форму атомів. Вони вважали, що атоми мають форму правильних багатогранників: куба («атоми землі»), тетраедра («атоми вогню»), октаедра («атоми повітря»), ікосаедра («атоми води»). Більше двадцяти століть знадобилося вченим для того, щоб експериментально підтвердити атомістичну теорію будови речовини. Остаточно ця ідея утвердилася в науці в другій половині дев'ятнадцятого століття. До початку двадцятого століття фізики вже мали досить інформації про масу й розміри атома. На той час стало зрозумілим, що атоми не є дрібними частинками в складі речовини. Вони мають певну внутрішню структуру, розгадка якої дозволила б пояснити періодичність властивостей хімічних елементів. Однак тільки експерименти англійського фізика Ернеста Резерфорда стали основою для створення сучасної протонно-нейтронної моделі атома. Мирний атом 26 квітня 1986 р. з усією гостротою поставив питання про відповідальність учених, про такі поняття, як совість, людяність, про те, чи маємо ми право заради сьогоднішніх ілюзій ризикувати здоров'ям і життям майбутніх поколінь. Атом — головний об'єкт нашого заняття. Але, перш ніж перейти безпосередньо до вивчення теми, пригадаємо, що ж ми про знаємо про це поняття. Атом — це найдрібніша, хімічно неподільна частинка речовини. Вивчення атомного ядра невіддільне від вивчення елементарних частинок. Справа в тому, що в ядрах атомів частинок настільки мало, що властивості кожної з них не усереднюються, а відіграють важливу роль у формуванні властивостей ядра. Тому після відкриття електрона в науці виникла безліч теорій про будову атома. До 1902 року було здійснено достатньо експериментів, які переконливо довели, що електрон є однією з основних складових частин будь-якої речовини. Модель атома Томсона У 1903 році англійський фізик Джозеф Джон Томсон запропонував модель атома у вигляді позитивно зарядженої по всьому об'єму сфери діаметром 10−10 м (А́ нгстрем — одиниця довжини, дорівнює 10⁻¹⁰ м або одній десятимільйонній міліметра. Названа на честь шведського вченого Андерса Ангстрема. Застосовується для вимірювання розмірів атомів) , усередину якої, ніби родзинки в пудинг, вкраплені електрони. Ця модель дістала назву «пудинг», оскільки електрони були вкраплені в позитивно заряджене середовище, немов ізюм в пудинг. Модель атома Резерфорда Нову модель будови атома Резерфорд запропонував 1911 року, як висновок із експеримету з розсіяння альфа-частинок на золотій фользі, проведеного під його керівництвом. При цьому розсіянні несподівано велика кількість альфа-частинок розсіювалася на великі кути, що свідчило про те, що центр розсіяння має невеликі розміри й в ньому зосереджений значний електричний заряд. Резерфорд установив, що кожна α-частинка потрапляючи на екран із сірчистого цинку, викликає спалах світла. Зазнавши розсіювання в золотій фользі, α-частинки вдарялися потім в екран і реєструвалися за допомогою мікроскопа. Очікувалося, що пучок α-частинок під час проходження крізь тонку фольгу злегка розсіюється на невеликі кути. Це дійсно спостерігалося. Але несподівано з’ясувалося, що приблизно одна α-частинка з 20000, які падають на золоту фольгу завтовшки усього лише 4×10 -5 см., повертається назад у бік джерела. Розрахунки Резерфорда показали, що розсіювальний центр, заряджений додатньо або від'ємно, повинен бути принаймні у 3000 разів менший від розміру атома, який на той час уже був відомий і оцінювався як, приблизно, 10-10 м. Ядерна модель атома Резерфорда («Планетарна модель атома»): 1. атоми будь-якого елемента складаються з позитивно зарядженої частинки, що дістала назву ядра; 2. до складу ядра входять позитивно заряджені елементарні частинки – протони (пізніше було встановлено, що й нейтральні нейтрони); 3. навколо ядра рухаються електрони, що утворюють так звану електронну оболонку.