تبیان، دستیار زندگی
مدل اتمی تامسون (مدل کیک کشمشی یا مدل هندوانه ای)جوزف تامسون پس از کشف نخستین ذره ی زیر اتمی – الکترون- بی درنگ ساختاری برای اتم وی ویژگی اتم خود را چنین برشمرد ...
عکس نویسنده
عکس نویسنده
بازدید :
زمان تقریبی مطالعه :

مدل اتمی تامسون و رادرفورد

ساختار اولیه اتم ها

مدل اتمی تامسون (مدل کیک کشمشی یا مدل هندوانه ای) جوزف تامسون پس از کشف نخستین ذره ی زیر اتمی – الکترون- بی درنگ ساختاری برای اتم وی ویژگی اتم خود را چنین برشمرد:

1- الکترون ها که ذره هایی با بارمنفی هستند درون فضای کروی ابر گونه ای با بار الکتریکی مثبت پراکنده شده اند .
2- اتم در مجموع خنثی است . بنابر این مقدار بار مثبت فضای کروی ابر گونه بامجموع بار منفی الکترون ها برابر است.
3- این ابر کروی مثبت جرمی ندارد و جرم اتم به تعداد الکترون های ان بستگی دارد.
4- جرم زیاد اتم از وجود تعداد بسیار زیادی الکترون در ان ناشی می شود. رادرفورد نتوانست تشکیل تابش های مواد پرتوزارا به کمک مدل اتمی تامسون توجیه کند.

از این رو در درستی مدل اتمی تامسون تردید کرد. وی در سال 1915برای شناسایی دقیق تر ساختاراتم آزمایش جالبی راطراحی واجرا کرد . او در این آزمایش ورقه ی نازکی از طلا را با ذره های آلفا بمباران کرد به امید آن که همه ی ذره های پرانرژی و سنگین آلفا که دارای بار مثبت نیز هستند با کم ترین میزانانحراف از این ورقه ی نازک عبور کنند اما آزمایش نتایج دیگری داشت.

رادرفورد از نتایج این آزمایش شگفت زده شد و گفت : بازگشت ذره های آلفا با زاویه ای نزدیک به 18 درجه واقعا ًباور نکردنی است. مانند این است که یک گلوله ی توپ را به سمت دستمال کاغذی پرتاب کنیم و آن گلوله به عقب بر گردد و با ما بر خورد کند.

مدل اتمی رادرفورد (مدل اتم هستی دار)

رادرفورد با استفاده از نتایج آزمایش خود مدل دیگری برای اتم پیشنهاد کرد که مدل اتم هسته دار نامیده شد .

در این مدل برای اتم یک هسته ی بسیار کوچک در نظر می گیریم که:

اولا ً جرم اتم در آن متمرکز شده است .
ثانیا ً دارای بار مثبت است (محل تجمع بار های مثبت است) بیشتر حجم اتم را فضای خالی پر کرده است که الکترون ها در این فضا می چرخند.

رادر فورد مدل با لا را با استفاده از مشاهدات و نتیجه گیری های زیر پیشنهاد کرد :

مشاهدات

1- بیشتر ذره های الفا بدون انحراف و در مسیر مستقیم از ورقه ی نازک طلا عبور کردند.

2- تعداد زیادی از ذره های الفا با زاویه ی اندکی از مسیر اولیه منحرف شدند .

3- تعداد بسیار اندکی از ذره ها ی الفا ( حدود یک از بیست هزار ) با زاویه ای بیش از 90درجه از مسیراولیه منحرف شدند .

نتیجه گیری ها

الف- بیشتر حجم اتم را فضای خالی تشکیل می دهد .
ب- یک میدان الکتریکی قوی در اتم وجود دارد
ج- اتم طلا هسته ای بسیار کوچک با جرم بسیار زیاد دارد .

دیگر ذره های سازنده ی اتم آزمایش بعدی رادرفورد وهمکارانش از دیگر اسرار اتم پرده برداشت و در سال 1919دومین ذره ی سازنده ی اتم نیزشناسایی شد.

این ذره پروتون نام گرفت. پروتون ذره ای با بار نسبی1+( بزرگی بار الکتریکی ان با بار الکترون برابر است) است وجرمی 1837بار سنگین تر از جرم الکترون دارد. یکسال بعد رادرفورد از وجود ذره ی دیگری در اتم سخن به میان آورد.

وی گفت : «پروتون ها تنها ذره ی سازنده ی هسته نیستند بلکه آزمایش های من نشان می دهد که درهسته ی اتم باید ذره ی دیگری وجود داشته باشد که بار الکتریکی ندارد ولی جرم ان با جرم پروتون برابر است . »

رادرفورد دوازده سال بر این نکته تأکید کرد ولی در جامعه ی علمی آن روز کسی گفته ی او را بدون ارایه ی شواهد آزمایشگاهی پذیرا نبود.

سرانجام در سال 1932یکی از دانشجویان پرتلاش وبا ذکاوت او که جیمز چادویک نام داشت با طراحی آزمایشی هوشمندانه وجود این ذره ی خنثی را در اتم با اثبات رسانید. آزمایش چادویک ازاین قرار بود که :

او ذرات آلفا را به اتم های بریلیم (Be) تاباند و در اثرواکنش هسته ای انجام شده کربن(C) ونوترون به دست آمد. وی نام این ذره ی جدید را نوترون نام نهاد .

در این فلش، دانش آموزان دوره راهنمایی و دبیرستان می توانند با  طرح اتمی تامسون آشنا شده و در مرحله بعدی با تناقضی که رادرفورد با فرضیه تامسون و آزمایشات انجام شده، مشاهده کرد و در پایان با طرح  رادرفورد برای مدل اتمی آشنا خواهید شد.

      


مرکز یادگیری سایت تبیان