Jakie cząstki odkrył Rutherford? Doświadczenie i schemat doświadczenia Rutherforda

Ernest Rutherford to błyskotliwy naukowiec, który popełniłkilka naprawdę wielkich odkryć w chemii i fizyce. Jaki postęp ma fizyka w nowym sposobie rozwoju? Jakie cząstki odkrył Rutherford? Szczegóły biografii i działalności naukowej badacza znajdują się w artykule.

Początek ścieżki życia

Biografia Rutherford zaczyna się od małejmiasto Spring Grove w Nowej Zelandii. W 1871 roku przyszły fizyk i naukowiec urodził się w rodzinie imigrantów. Jego ojciec, Szkot z urodzenia, był mistrzem obróbki drewna i miał własne przedsiębiorstwo. Z tego Rutherford uzyskał przydatne umiejętności projektowe do dalszej pracy.

Pierwsze sukcesy są już w szkole, gdzie dladoskonałe studia otrzymał stypendium na studia. Najpierw Ernest Rutherford studiuje w Nelson's College, a następnie udaje się do Canterbury. Mając wspaniałe wspomnienia i wspaniałą wiedzę, wyraźnie różni się od innych uczniów.

Rutherford otrzymuje nagrodę w dziedzinie matematyki, piszepierwsza praca naukowa nad fizyką "Magnetyzacja żelaza w wyładowaniach o wysokiej częstotliwości". W związku z pracą wymyśla jeden ze swoich pierwszych instrumentów do rozpoznawania fal magnetycznych.

W 1895 r. Fizyk Rutherford spiera się z chemikiemMaklorenom za posiadanie stypendium imienia Wystawy Światowej. Zbiegiem okoliczności rywal odrzuca nagrodę, a Rutherford ma szczęśliwą szansę na podbój świata nauki. Wyjeżdża do Anglii do Cavendish Laboratory i zostaje doktorem nauk ścisłych pod kierunkiem Josepha Thomsona.

Prace naukowe i osiągnięcia

Przybywszy do Anglii, uczeń ledwie ma dośćstypendia. Zaczyna pracować jako nauczyciel. Naukowy przywódca Rutherford od razu zauważył jego ogromny potencjał i nie pomylił się. Thomson zaprosił młodego fizyka do zbadania jonizacji gazu za pomocą promieni Roentgena. Wspólnie naukowcy odkryli, że powstaje zjawisko obecnego nasycenia.

Po udanej pracy z Thomsonem, on się pogłębiaw badaniu promieni Becquerela, który później Maria Sklodowska-Curie nazwie radioaktywne. W tym czasie dokonuje pierwszego ważnego odkrycia, ujawniając nieznane wcześniej cząstki, badając właściwości uranu i toru.

Później został profesorem uniwersyteckim wMontreal. Wraz z Frederickiem Soddym naukowiec przedstawia ideę transformacji elementów w procesie rozkładu. W tym samym czasie Rutherford napisał prace naukowe "Radioaktywność" i "Transformacje radioaktywne", które przynoszą mu sławę. Staje się członkiem Królewskiego Towarzystwa, otrzymuje szlachetny tytuł.

Do badań nad rozpadem pierwiastków promieniotwórczych wW 1908 Ernest Rutherford otrzymał Nagrodę Nobla. Naukowiec odkrył emanację toru, sztuczną transmutację pierwiastków po napromieniowaniu jąder atomowych i napisał trzy tomy utworów. Jednym z jego najważniejszych osiągnięć jest stworzenie modelu jądra atomowego.

Jakie cząstki odkrył Rutherford?

W badaniu promieniowania radioaktywnego Rutherford byłnie pierwszy. Przed nim ten obszar był aktywnie opanowywany przez fizyka Becquerela i parę Curie. Zjawisko radioaktywności odkryto dopiero niedawno, a energię uznano za źródło zewnętrzne. Dokładnie badając sole uranu i ich właściwości, Rutherford zaobserwował, że promienie odkryte przez Becquerela są niejednorodne.

Eksperyment Rutherforda z folią pokazał toRadioaktywny promień jest podzielony na kilka strumieni cząstek. Jeden strumień folii aluminiowej jest w stanie wchłonąć, a drugi może przejść przez nią. Każdy z nich to zestaw małych elementów zwanych przez naukowca cząstkami alfa i beta lub promieniami. Dwa lata później Francuz Villar otworzył trzeci rodzaj promieni, które, jak nazywa Rutherford, nazywane były promieniami gamma.

Jakie cząstki odkrył Rutherfordogromny wpływ na rozwój fizyki jądrowej. Dokonano przełomu i udowodniono, że energia pochodzi z samych atomów uranu. Cząstki alfa zdefiniowano jako dodatnio naładowane atomy helu, cząstki beta były elektronami. Cząstki gamma odkryte później to promieniowanie elektromagnetyczne.

Rozpad radioaktywny

Otwarcie Rutherford dało impuls nie tylkofizyki, ale także do niego samego. Kontynuuje naukę radioaktywności na Uniwersytecie w Montrealu w Kanadzie. Razem z chemikiem Soddy przeprowadzają serię eksperymentów, w których zauważają, że atom zmienia się podczas emisji swoich cząstek.

Podobnie jak średniowieczni alchemicy, naukowcyprzekształcają uran w ołów, dokonując kolejnego przełomu naukowego. W ten sposób odkryto rozpad radioaktywny. Prawo, według którego następuje rozpad, Rutherford i Soddy opisali w pracach "Transformacja radioaktywna" i "Badanie porównawcze radioaktywności radu i toru".

Naukowcy określają zależnośćintensywność rozpadu z liczby radioaktywnych atomów w próbce, a także od czasu przeszłego. Zauważono, że wraz z upływem czasu aktywność zaniku maleje w postępie geometrycznym. Dla każdej substancji potrzeba czasu. Na podstawie tempa rozkładu, Rutherfordowi udało się sformułować zasadę pół-rozpadu.

Planetarny model atomu

Na początku XX wieku wielueksperymenty dotyczące natury atomów i radioaktywności. Rutherford i Villar otwierają promienie alfa, beta i gamma, a Joseph Thomson z kolei otwiera elektron. Mierzy stosunek ładunku do masy elektronu i sprawdza, czy cząsteczka jest częścią atomu.

Na podstawie swojego odkrycia Thomson tworzy modelatom. Naukowiec uważa, że ​​ta ostatnia ma kształt kulisty, na całej powierzchni którego są naładowane dodatnio cząstki. Wewnątrz kulki znajdują się ujemnie naładowane elektrony.

Kilka lat później Rutherford obala teorięjego nauczyciel. Twierdzi, że atom ma jądro naładowane dodatnio. A wokół niego, podobnie jak planety wokół Słońca, elektrony wirują pod wpływem sił Coulomba.

Schemat eksperymentu Rutherforda

Rutherford był wybitnym eksperymentatorem. Dlatego wątpiąc w model Thomsona, postanowił obalić go doświadczeniem. Atom Thomsona powinien wyglądać jak sferyczna chmura elektronów. Następnie cząstki alfa muszą przechodzić swobodnie przez folię.

Do eksperymentu Rutherford zaprojektował urządzenieZ ołowianego pudełka z małą dziurką, w której znajdował się radioaktywny materiał. Skrzynka zaabsorbowała cząstki alfa we wszystkich kierunkach, z wyjątkiem miejsca, w którym znajdował się otwór. W ten sposób powstał kierunkowy przepływ cząstek. Przed sobą kilka ekranów ołowianych ze szczelinami, które usuwają cząstki, które odbiegają od danego kursu.

Wyraźnie skoncentrowany promień alfa przeszedłwszystkie przeszkody zostały skierowane na bardzo cienką warstwę złotej folii. Za nią był ekran fluorescencyjny. Każdy kontakt cząstek z nim został zarejestrowany w postaci błysku. Tak więc można było ocenić odchylenie cząstek po przejściu przez folię.

Zaskakująco sam Rutherford, wiele cząstekzboczył pod wielkimi kątami, niektóre nawet o 180 stopni. To pozwoliło naukowcowi założyć, że większość atomu jest w środku gęstą substancją, którą później nazywa się jądrem.

Schemat doświadczenia Rutherforda:

Krytyka modelu

Model jądrowy Rutherford został po raz pierwszy poddanykrytyki, ponieważ było to sprzeczne z prawami klasycznej elektrodynamiki. Obracanie, elektrony muszą tracić energię i promieniować falami elektromagnetycznymi, ale tak się nie dzieje, co oznacza, że ​​są w spoczynku. W tym przypadku elektrony powinny opaść na rdzeń, zamiast obracać się wokół niego.

Aby poradzić sobie z tym zjawiskiem upadł Nils Bohr. Uznaje, że każdy elektron ma swoją własną orbitę. Podczas gdy elektron jest na nim, nie emituje energii, ale ma przyspieszenie. Naukowiec wprowadza pojęcie kwantów - porcji energii, która jest uwalniana, gdy elektrony poruszają się na inne orbity.

Tak więc Niels Bohr stał się jednym z nichzałożyciele nowej gałęzi nauki - fizyki kwantowej. Poprawność modelu Rutherford została udowodniona. W rezultacie koncepcja materii i jej ruch całkowicie się zmieniły. Model ten jest czasem nazywany atomem Bohr-Rutherforda.

Interesujące fakty na temat naukowca

Nagroda Nobla Ernest Rutherford otrzymał wcześniej niż zobowiązał się najważniejszym osiągnięciem swojego życia - odkrył jądro atomowe i zainstalował planetarny model atomu.

Niezwykłe odkrycie Rutherford doprowadziło do powstania nowego przemysłu, który bada strukturę jądra atomowego. Nazwano ją fizyką jądrową lub nuklearną.

Fizyk posiadał nie tylko badania, ale takżetalent do nauczania. Dwanaście jego uczniów było laureatami Nobla w dziedzinie fizyki i chemii. Wśród nich są Frederic Soddy, Henry Moseley, Otto Gan i inne znane osobistości.

Naukowiec często przypisuje się odkryciu tego azotujest błędne. W końcu to inny słynny Rutherford. Gaz został odkryty przez botanika i chemika Daniela Rutherforda, który żył sto lat przed wybitnym fizykiem.

Wniosek

Brytyjski naukowiec Ernest Rutherford zasłynąłwśród kolegów spragnionych eksperymentów. Przez całe życie naukowiec przeprowadził wiele eksperymentów, dzięki którym udało mu się otworzyć cząstki alfa i beta, sformułować prawo rozpadu i półtrwania, opracować planetarny model atomu. Przedtem wierzono, że energia jest źródłem zewnętrznym. Ale po tym, jak świat naukowy dowiedział się, jakie cząstki odkrył Rutherford, fizycy zmienili zdanie. Osiągnięcia naukowca przyczyniły się do znacznych postępów w rozwoju fizyki i chemii, a także przyczyniły się do powstania branży, takiej jak fizyka jądrowa.