61. Открытие электрона.
В 1897 году – Томпсон открыл электрон, исследуя заряд в вакууме в атомных трубках с рентгеновскими лучами, которые тоже только открыли. Там зреет тлеющий заряд. Исследуя частицы, которые летят от катода к аноду (на разные электроды), выяснили, что эти частицы очень быстро двигались со скоростью света и несут идеальный заряд C/m=108 кулон/г.
K-
А+
поток
заряженных частиц
Повторить «движение частиц в электрическом и магнитном поле».
По
отклонению этих частиц мы можем определить
отношение заряда к массе частицы.
Название «электрон» придумал ирландский
ученый Стоней.
Малликен
исследовал движение заряженных капелек
масла в конденсаторе. В результате
выяснилось, что заряд может изменяться
порционно.
Масса частицы оказывается в 1800 раз легче самого легкого атома – водорода. Наименьшая порция имеет заряд равный заряду электрона. Заряд квантуется. А могут ли быть меньшие заряды? Экспериментально доказано, что естественно у нас на самом деле оказывается это невозможно, безусловно. После открытия электрона стало возможным объяснить такое явление как фотоэффект. Начались попытки сконструировать модель атома.
62. Фотоэффект.
Фотоэффект – выбивание светом электронов из твердых тел.Фотоэффект заметил в первой половине ХХ века – 1839 год. Беккерель заметил, что свет влияет на работу гальванического элемента. Свет попадает на металлическую пластинку и «выбивает» электрон.
экран
Три закона фотоэффекта:
Число вылетевших электронов зависит от интенсивности света, а энергия нет (для определения энергии пользуются методом задерживающего поля).
Энергия зависит от частоты падающего света.
Для каждого вещества есть определенная граничная частота света (красная граница). Свет с более низкой частотой не будет «выбивать» электроны.
Классическая физика смогла объяснить только первую половину первого закона.
В классической физике считали, что электромагнитная волна «раскачивает» электрон и естественно передает ему энергию, и электрон «вылетает». Предположили, что свет поглощает не любые порции, а определенные, и энергия фотона перед отдельными электронами, а не по всему веществу в целом.
В 1905 году Эйнштейн с помощью квантовой гипотезы объяснил все эти явления (три закона фотоэффекта). Свел все выводы в одну формулу:
- работа выхода.
Для того, чтобы электрон вылетел из
металла величина кванта света должна
быть больше фи.
Эйнштейн предположил, что свет не только излучается, но и поглощается порциями.
63. Развитие представлений о строении атома.
Лебедев измерил давление света (опыт с вертушками). Атом состоит из атом-планет, вращающихся вокруг главной планеты.
Нагаоки (Японец). В этой модели вокруг маленького положительного ядра по орбитам вращались электроны, объединённые в кольца по типу Сатурна.
Когда был открыт электрон, вот началось реальное конструирование атома.
В начале 20 века две основные гипотезы строения атома: «планетарная-кекс с изюмом» (Резерфорд) и «сливовый пудинг» (Томпсон).
Сливовый пудинг. Джозеф Джон Томсон предложил рассматривать атом как некоторое положительно заряженное тело с заключёнными внутри него электронами.
Электроны находятся внутри положительно заряда.
Планетарная модель атома Бора-Резерфорда. В 1911 году Эрнест Резерфорд пришёл к выводу, что атом представляет собой подобие планетной системы, в которой электроны движутся по орбитам вокруг расположенного в центре атома тяжёлого положительно заряженного ядра («модель атома Резерфорда»). Однако такое описание атома вошло в противоречие с классической электродинамикой. Cогласно классической электродинамике, электрон при движении с центростремительным ускорением должен излучать электромагнитные волны, а следовательно, терять энергию. Нильс Бор ввел постулаты, которые сводились к тому, что электрон в атоме, находясь в некоторых специальных энергетических состояниях, не излучает («модель атома Бора-Резерфорда»). Постулаты Нильса Бора показали, что для описания атома классическая механика неприменима. Дальнейшее изучение излучения атома привело к созданию квантовой механики, которая позволила объяснить подавляющее большинство наблюдаемых фактов
Электроны в атоме движутся по стационарным орбитам, вокруг положительно заряженного ядра.
Резерфорд исследовал строение атома с помощью радиоактивного распада. И выяснил, что в центре атома находится положительно заряженное ядро. Резерфорд бомбардировал золотую фольгу альфа частицами и подтвердил теорию планетарного строения атома, изучив траекторию отклонения этих частиц.