46. Доследы Резерфорда. Планетарная мадэль атама. Доследы Франка і Герца. Доследы Штэрна і Герлаха.

Першая спроба стварэння мадэлі атама належыць англійскаму фізіку ДясТомсану (1856— 1940). Згодна з яго ўяўленнямі, атам — гэта сфера, па якой размеркаваны дадатны зарад з пэўнай шчыльнасцю. Унутры такой сферы плаваюц^ адмоўньы зараджаныя часціцы — электроны. Гэтая мадэль была штучнай, таму што Дадатным і адмоўньш зарадам надавалася рознае размеркаванне.

У 1911 г. англійскі фізік Э.Рэзерфорд (1871 — 1937) прапанаваў іншую мадэль атама, згодна з якой у цэнтры атама сканцэнтраваны амаль уся маса атама і ўвесь дадатны зарад. Гэтая частка атама называецца ядром. Памеры яго складаюць прыкладна 10"15 — 10~14 м. Вакол ядра ў прасторы радыусам ~10"10 м рухаюцца электроны, маса якіх складае вельмі малую частку масы атама. Ядзерная мадэль атама, якую прапанаваў Рэзерфорд, нагадвае мадэль Сонечнай сістэмы, таму часта яе называюць сонечнай або планетарнай.

Доследы Рэзерфорда па рассеянні а-часціц рэчывам

Эксперыментальным пацвярджэннем. ядзернай мадэлі атама з'яўляецца рассеянне -часціц рэчывам, якое назіраў Рэзерфорд. Пры праходжанні -часціц праз тонкія слаі рэчыва адбываецца змяненне напрамку іх палёту. Сярод рассеяных часціц сустракаліся такія, якія адхіляліся на вуглы ~ 35-150°. Вынікі доследаў можна было растлумачыць наяўнасцю сіл адштурхоўвання паміж -часціцамі і дадатна зараджаным ядром атама. Велічыня вугла адхілення залежыць ад адлегласці r, на якой пралятае -часціца ад ядра (прыцэльнай адлегласці),

ctg /2 =M r/2eQ

дзе М—маса -часціцы; 2е—яе зарад;  —хуткасць руху часціцы; Q — зарад ядра атама; r — прыцэльная адлегласць.

Рэзерфорд падлічыў колькасць часціц, якія падалі на адзінку плошчы за адзінку часу пад пэўным вуглом рассеяння :

, дзе —колькасць -часціц, якія пралятаюць праз адзінку плошчы

за адзінку часу; N—колькасць атамаў рэчыва на адзінцы плошчы пласцінкі; х—адлегласць, якую праходзіць -часціца да экрана пасля адхілення на вугал .

3 формулы вынікае, што nsin (/2) =соnst

Т акая залежнасць была атрымана і ў выніку правядзення доследу, што з'явілася пацвярджэннем тэарэтычных меркаванняў Рэзерфорда, заснаваных на ядзернай мадэлі атама. Акрамя таго, вынікі доследу давалі магчымасць вызначыць велічыню дадатнага зараду ядра атама Q = Zе, дзе Q — парадкавы нумар элемента ў Перыядычнай сістэме элементаў Мендзялеева. Падобныя разлікі далі магчымасць ацаніць памеры ядра атама (~10 -15 м).

Тэорыя Бора атрымала сваё эксперыментальнае пацвярджэнне ў доследах, якія паставілі нямецкія фізікі Дж.Франк(1882—1964) і Г.Герц(1887—1975). Схема гэтых доследаў паказана на рыс.

Д аследавалася залежнасць сілы току I ад рознасці патэнцыялаў U паміж катодам K і сеткай S. Нагрэты катод К выпраменьваў электроны, якія траплялі ў электрычнае поле паміж К і сеткай S і набывалі пэўныя энергію і хуткасць. Крыніца Б3 стварала паміж сеткай S і анодам А адмоўную рознасць патэнцыялаў. Таму не ўсе электроны змаглі дасягнуць анода. Калі іх энергія была меншая, чым eU3, то яны не траплялі на анод. Звычайна U3 складала каля 0,5 В. Гальванометр Г дазваляў вымяраць велічыню току I. У доследах вызначалася залежнасць I(U2) пры нязменным U3. У выпадку вакууму ў пасудзіне залежнасць I(U2) мела выгляд, паказаны на графику

Н ямецкія фізікі О.Штэрн і В.Герлах паставілі доследы з мэтай даказаць, што ўласны момант электрона прымае квантаваныя значэнні. Схема доследаў паказана на рыс. Даследавалася праходжанне атамаў Аg у моцна неаднародным магнітным полі. Атамы Аg у асноўным стане на вонкавай абалонцы маюць толькі адзін электрон. Гэта азначае, што магнітны момант атама абумоўлены толькі існаваннем уласнага магнітнага моманту электрона. У неаднародным магнітным полі такія атамы павінны адхіляцца ад першапачатковага напрамку распасюджвання. Сапраўды, у доследах Штэрна і Герлаха атамны пучок расшчапляўся на два, сіметрычна размешчаныя адносна першапачатковага напрамку. Гэта азначала, што праекцыя магнітнага моманту прымае два значэнні.