История возникновения атомной физики

По просьбе нашего читателя постараемся описанную тему от 10:13 | 27.05.2012 раскрыть ещё глубже, сегодня рассмотрим История возникновения атомной физики. Не будем разливать воду, а преступим рассмотрению этого вопроса.

Основное положение

Важным событием в науке, от которого берет свое начало атомная физика, стало открытие радиоактивности и электрона. В процессе исследования появления электрического тока сквозь разреженные газы были лучи, что испускались катодом разрядной трубки.

Было обнаружено, что данные катодные лучи состояли из отрицательно заряженных частиц, которые названы электронами. В 1897 году физик Дж. Дж. Томсон измерил отношение заряда данных частиц к их массе. Также было обнаружено, что металлы при сильном нагревании испускали электроны.

Замечание 3

Положительно заряженные атомы были обнаружены при исследовании электрических зарядов. Теория голландского физика Х. Лоренца объясняла представление об атоме как о системе заряженных частиц: в процессе колебания внутриатомных зарядов возникает электромагнитное излучение. Подтверждение это получило при исследовании действия магнитного поля на спектры атома.

Французские ученые М. Склодовская-Кюри и П. Кюри окончательно опровергли представления о неделимости атома. В процессе изучения радиоактивности было установлено, что атомы испытывают превращения двух видов:

1. Когда испускается $a$-частица, атом элемента трансформируется в атом другого радиоактивного химического элемента, который располагается в периодической системе Менделеева на две клетки левее. Например, атом водорода превращается в атом свинца.
2. Когда испускается $b$-частица, атом радиоактивного химического элемента трансформируется в атом, который располагается на одну клетку правее. Например, атом висмута превращается в атом полония.

Благодаря результатам исследования свойств и радиоактивности атома, были построены его конкретные модели. В 1903 году Томсоном была предложена модель, в которой атом представлялся в виде положительно заряженной сферы, в которую были вкраплены электроны.

В атоме они удерживались благодаря тому, что силы притяжения усовершенствовались силами их взаимного отталкивания. Модель Томсона популярно объясняла возможности испускания, поглощения и рассеивания света. При смещении электронов возникала «упругая» сила, которая стремилась установить равновесие. Но томсоновская модель была неудовлетворительной. На ее основе удалось объяснить результат английского физика Резерфорда, который проводил опыты по рассеянию a-частиц атомами.

Однако планетарная модель столкнулась с некоторыми сложностями. В соответствии с классической электродинамикой, заряженная частица непрерывно излучала электромагнитную энергию. Поэтому электроны, которые двигались вокруг ядра, должны были постоянно тратить свою энергию на излучение. На основе модели Резерфорда можно объяснить законы фотоэлектрических явлений и законы теплового излучения, которые возникают при взаимодействии излучения с химическим веществом. Однако история атомной физики на этих примерах не заканчивается, поскольку она находится на этапе развития и по сегодняшний день.



Определение 1

Рисунок 1. Атомная физика.

К атомной физике непременно относится физика элементарных частиц, техника и методы ускорителей положительно заряженных частиц, ядерная энергетика. Основным составным элементом в данном направлении является нейтронная физика.

Современная атомная физика условно разделяется на экспериментальную и теоретическую. Экспериментальная физика применяет такие исследовательские способы, как центральные ускорители заряженных частиц, разнообразные детекторы частиц и ядерные реакторы. Экспериментальный вид атомной физики исследует модели строения ядра и ядерные реакции, базируясь на фундаментальных физических гипотезах, которые были созданы в процессе изучения физики микромира.

Ядра всех атомов ученые разделяют на два масштабных класса: радиоактивные и стабильные. Последние самостоятельно и бесконтрольно распадаются, трансформируясь в ядра других веществ. Такие атомные преобразования могут протекать и со стабильными ядрами при их тесном взаимодействии друг с другом и с разнообразными микрочастицами.

Любое положительно заряженное ядро и коэффициент его заряда определяется числом движущихся протонов в ядре $Z$ (зарядовый показатель). Количество нейтронов и протонов в ядре определяет общее массовое число ядра $A$. Элементы с одинаковым зарядовым показателем $Z$ и разными массовыми числами $A$ называются в физике изотопами.

В атомной физике существует множество определений, которые необходимо знать, однако сегодня мы разберем только некоторые из них.

Протоны и нейтроны представляют собой главные элементарные частицы, из которых состоит само ядро атома.

Возбужденное состояние выступает в качестве определенного состояния атома, в котором он несет большую энергию, чем при обычных процессах.

Квантование предполагает способ детального отбора орбит электронов, которые соответствуют всем стационарным состояниям атома.

Нуклон выполняет роль мельчайшей частицы, обладающая двумя основными зарядовыми состояниями: протон и нейтрон.

Заряд ядра показывает число протонов в ядре, которое можно сравнить с атомным номером вещества в периодической системе Менделеева.

Изотопы подразумевают ядра, которые имеют одинаковый заряд, если массовое количество нуклонов различно.

Изобары демонстрируют ядра, которые обладают одним и тем же числом нуклонов, при различных зарядах.

Нуклид показывает это определенное ядро со значениями $А$ и $Z$. Обозначается в физике: $fiz 29.1$, где $X$ — символ конкретного химического элемента, $A$ — это массовое количество нуклонов, $Z$ — это положительный заряд ядра и число протонов, $N$ — это коэффициент нейтронов в ядре.

Определение 2

Физики записывают ее формулы таким способом:

$\Large 1 a.e.m=1,660 540\times 10^{-27} [Кг]$

где $\Large 1 a.e.m$ считается величиной, обратно пропорциональной количеству Авогадро, то молярная интенсивность этого элемента, представленная в граммах на моль, полностью совпадает с массой атома конкретного вещества, выраженной в $a.e.m$.

Для нахождения указанного термина пользуются различными принципами методами. Часть их базируется на экспериментальном уточнении молекулярной массы конкретного соединения элемента. В этом случае атомная масса будет равняться доле общей молекулярной массы, приходящейся на эту частицу, деленной на количество его атомов в молекуле.



Заключение

Конечно можно много говорить по теме История возникновения атомной физики, но основную суть мы изложили по этому вопросу. Если вам нужно дополнительная консультация, пожалуйста пишите ваши сообщения нам на почту. Все поступившие вопросы рассматриваются и не остаются без ответа.