Belgesel eğitici filmler. Seri "Fizik".
20. yüzyılın ilk çeyreğinde atomun pozitif yüklü bir çekirdek ve onu çevreleyen bir elektron kabuğundan oluştuğu tespit edildi. Çekirdeğin doğrusal boyutları 10"13-10"12 cm civarındadır. Atomun kendisinin* elektron kabuğu tarafından belirlenen boyutları yaklaşık 10 5 kat daha büyüktür. Ancak bir atomun kütlesinin neredeyse tamamı (en az %99,95) çekirdekte yoğunlaşmıştır. Bunun nedeni çekirdeğin "ağır" proton ve nötronlardan oluşması ve elektron kabuğunun yalnızca "hafif" elektronlardan oluşmasıdır (mp - 1836.15me, mp = 1838.68me). Nötr bir atomun kabuğundaki elektronların sayısı, temel yük bir olarak alınırsa (yani elektronun mutlak değerdeki yükü) çekirdeğin yüküne eşittir. Ancak elektron kabuğu elektron kaybedebilir veya kazanabilir. Daha sonra atom elektrik yüklü hale gelir, yani pozitif veya negatif iyona dönüşür.
Bir atomun kimyasal özellikleri elektron kabuğu veya daha doğrusu dış elektronları tarafından belirlenir. Bu tür elektronlar atoma nispeten zayıf bir şekilde bağlanırlar ve bu nedenle komşu atomların dış elektronlarından gelen elektriksel etkilere karşı en duyarlıdırlar. Aynı şey nötr atomlar ve moleküller arasındaki çekme veya itme kuvvetleri (moleküler kuvvetler) için de geçerlidir. Bunun tersine, protonlar ve nötronlar çekirdeğe sıkı sıkıya bağlıdır. Çekirdeği etkilemek için, bir atomun dış elektronlarını koparmaya yetecek kuvvetlerden milyonlarca kat daha büyük kuvvetlere ihtiyaç vardır. Ancak elektron kabuğunun yapısı ve özellikleri sonuçta atom çekirdeğinin elektrik alanı tarafından belirlenir.
Sunulan atom modeli gerçeğe karşılık geliyorsa, atomun içine giren parçacıklara karşı oldukça şeffaf olması gerekir. Bir elektron ışını için bu Lenard tarafından belirlendi. Ancak bu atom modelinin son deneysel kanıtı 1911 yılında Rutherford (1871-1937) tarafından verilmiştir. Bu nedenle buna haklı olarak Rutherford modeli denilmektedir. Rutherford'un önerisi ve rehberliği üzerine öğrencileri Geiger ve Marsden (1889-1970), radyoaktif maddeler tarafından yayılan α parçacıklarının saçılımını niceliksel olarak incelediler. Deneylerinde, α parçacıklarından oluşan paralel bir ışın, vakumda ince bir metal folyo üzerine yönlendirildi ve onun tarafından saçıldı. Dağınık α parçacıklarını kaydetmek için görsel bir yöntem kullanıldı. Çinko sülfürden yapılmış bir floresan ekrana çarptığında, α-parçacığı üzerinde bir parıltı (siptilasyon) bıraktı. Karanlıkta bir büyüteç veya mikroskopla bireysel parıldamalar gözlemlenebilir. Ve deneyciler bu tür parıltıları saydı.
Çok sayıda α parçacığının 1-3° civarında küçük açılarla dağıldığı ortaya çıktı. Bu tür parçacıkların açısal dağılımı Gauss rastgele hata eğrisi (1777-1855) tarafından iyi bir şekilde açıklanmıştır. Bununla birlikte, geniş açılarda saparak 150°'ye kadar ulaşan bireysel α parçacıkları da gözlemlendi. Bu tür parçacıkların göreceli sayısı ihmal edilebilir düzeydeydi. Örneğin, RaC'den gelen bir a-parçacık demeti platin folyodan geçtiğinde, gelen 8000 parçacıktan ortalama olarak yalnızca bir parçacık 90°'den daha büyük bir açıyla saptırıldı. Ancak çok sayıda rastgele sapmanın birikmesi sonucu büyük sapmalar ortaya çıkarsa bu bile çok fazla olacaktır.
Rutherford, her büyük sapmanın, pratik olarak noktasal bir kuvvet merkezinin yakındaki bir a parçacığı ile tek bir etkileşim eyleminin sonucu olarak ortaya çıktığı sonucuna vardı. Böyle bir kuvvet merkezi, bir atomun pozitif yüklü çekirdeğidir. Alfa parçacığının kendisi de bir atom çekirdeğidir, yani bir helyum atomunun çekirdeğidir. Bu, daha önce aynı Rutherford tarafından belirlendiği gibi, bir helyum atomunun çift iyonlaşması sonucu bir alfa parçacığının elde edilebileceği gerçeğiyle doğrulanır. Bu iki çekirdek arasındaki elektrostatik etkileşim, α parçacıklarının büyük açılarda saçılmasına neden olur.
Yukarıdakiler, bir bulut odasındaki α-parçacığı izlerinin fotoğraflarıyla doğrulanmaktadır. Tipik olarak bir α-parçacığı izinin sonu hiçbir şekilde farklılık göstermez. Ancak zaman zaman kırılma ve "çatal"la biten izler de gözleniyor. Çarpışma sonucunda α parçacığının hareket yönü keskin bir şekilde değişiyor ve harekete geçen çekirdek, α parçacığının kendi iziyle birlikte bir "çatal" oluşturan yeni bir iz bıraktı.
Rutherford ayrıca a-parçacık saçılımına ilişkin niceliksel bir teori geliştirdi. Bu teoride Coulomb yasası bir α parçacığının çekirdekle etkileşimine uygulanır. Elbette bu bir hipotezdir, çünkü bir a parçacığı çekirdeğe 10~12 cm civarındaki mesafelerde yaklaşabilir ve bu mesafelerde Coulomb yasası deneysel olarak test edilmemiştir. Elbette, bir alfa parçacığının çekirdeğin alanındaki hareketi klasik olarak Rutherford tarafından değerlendirildi. Son olarak, çekirdeğin kütlesinin, α parçacığının kütlesiyle karşılaştırıldığında büyük olduğu varsayılır, böylece çekirdeğin durağan olduğu düşünülebilir. α parçacığının kütlesini azaltılmış kütleyle değiştirerek son varsayımdan kurtulmak kolaydır.
Rutherford'un deneylerinde, kalınlığı 10"5-10"4 cm civarında olan çok ince metal folyolar kullanıldı. Bu gibi durumlarda, geniş açılarda saçılma sırasında, bir α parçacığının atom çekirdeği ile birden fazla çarpışmasını göz ardı etmek mümkündü. Büyük sapmalara sahip çift ve daha da önemlisi çoklu çarpışma olasılığı, kütlelerinin küçük olması nedeniyle büyük açılarda ve atomik kabukların elektronları ile çoklu çarpışma olasılığı ihmal edilebilir düzeydedir. Daha sonra, α-parçacığının en yakın olduğu tek çekirdekle olan etkileşimini hesaba katarak, diğer tüm çekirdeklerden iki cisim problemine ulaşırız. α-parçacığı çok daha uzağa gider ve bu nedenle onlarla etkileşim ihmal edilir. Bu nedenle, Rutherford'un teorisi, sapmanın yalnızca bir çekirdeğin elektrik alanından kaynaklandığı ve bu sapmayla karşılaştırıldığında diğer tüm sapmaların olduğu büyük sapmalar için geçerlidir. birlikte alındığında ihmal edilebilir düzeydedir. Karşılık gelen saçılmaya Rutherford saçılması denir. Alfa parçacığının kinetik enerjisinin saçılma sonucu değişmemesi anlamında elastiktir; atomların ve özellikle atom çekirdeklerinin uyarılmasıyla israf edilmez.
Formüle edilen problem biçimsel olarak Kepler'in (1571-1630) bir gezegenin Güneş etrafındaki hareketi ile ilgili problemine benzemektedir. Ve orada burada cisimler arasındaki etkileşimin gücü merkezidir ve aralarındaki mesafenin karesiyle ters orantılı olarak değişir. Bir gezegen söz konusu olduğunda bu çekim kuvvetidir, bir α parçacığı söz konusu olduğunda ise itme kuvvetidir. Bu, bir gezegenin (toplam enerjisine bağlı olarak) hem elips hem de hiperbol boyunca hareket edebilmesi, ancak bir α parçacığının yalnızca bir hiperbol boyunca hareket edebilmesi gerçeğinde kendini gösterir. Ancak matematiksel hesaplamalarda bunun önemi yoktur. Bir α parçacığının saçılma açısı, onun hiperbolik yörüngesinin asimptotları arasındaki açıya eşittir.
Bunun için bir formül elde edildi:
Burada m, α parçacığının kütlesi, v ise onun “sonsuz”daki hızıdır, yani. Çekirdekten uzakta, Ze çekirdeğin yüküdür, 2e ise temel yük e'nin iki katına eşit olan α parçacığının yüküdür (Z sayısına çekirdeğin yük sayısı denir. Kısalık olması açısından, genellikle basitçe çekirdeğin yükü olarak adlandırılır ve temel yük e'nin bir olarak alındığı anlamına gelir.) B, nişan alma mesafesini belirtir, yani. çekirdekten a-parçacığının bozulmamış doğrusal yörüngesine (veya aynı olan, a-parçacığı çekirdekten sonsuz derecede uzakta olduğunda gerçek yörüngeye teğet üzerine) indirilen dikmenin uzunluğu.
Elbette atom olayları alanında deneysel doğrulamaya açık olan formülün kendisi değil, bunun istatistiksel sonuçlarıdır. Diferansiyel etkili saçılma kesitini tanıtalım. ile belirtelim BENçekirdeğe gelen düzlemsel paralel a parçacıkları ışınının yoğunluğu, yani. akışa dik bir birim alandan birim zamanda geçen ışının α parçacıklarının sayısı. Bu sayıdan d, akışa dik olan do temel alanından geçer N 1 =BENα parçacıkları yapın. Saçılmadan sonra bu parçacıklar temel katı açı dΩ'ya düşer. Elbette katı açı dΩ'nun büyüklüğü ve ekseninin yönü do alanının büyüklüğü ve konumuna göre belirlenir. Bu nedenle d N 1 aynı zamanda bir çekirdek tarafından birim zamanda katı bir dΩ açısına saçılan α-parçacıklarının sayısı anlamına da gelir. Oran d N1İle BEN eşittir ve alan boyutuna sahiptir. Buna, α parçacıklarının dΩ katı açısına saçılması için çekirdeğin diferansiyel etkin kesiti denir. Bu kavram sadece a parçacıklarının saçılması için değil, aynı zamanda herhangi bir parçacığın saçılmasının yanı sıra parçacıklarla meydana gelen diğer işlemler için de geçerlidir. Dolayısıyla, tanım gereği, yani. Diferansiyel etkili saçılma kesiti, dΩ katı açısı başına birim zamanda bir atom tarafından saçılan parçacık sayısının yoğunluğa oranıdır. BEN düşen parçacıklar Dolayısıyla, tanım gereği, yani. Diferansiyel etkili saçılma kesiti, dΩ katı açısı başına birim zaman başına saçılmış atomlar olan parçacık sayısının yoğunluğa oranıdır. BEN düşen parçacıklar
Şimdi a parçacıklarının tek bir atom çekirdeği üzerindeki saçılımının diferansiyel kesitini belirleyelim. Sorun, saçılmadan sonra α parçacığının verilen dΩ katı açısının içine girdiği do alanının boyutunun belirlenmesinde ortaya çıkar. X ekseni olarak, b = O çarpma mesafesinin karşılık geldiği a-parçacığının doğrusal yörüngesini alalım (böyle bir parçacık, çekirdekle kafa kafaya çarpışma yaşayacaktır). Basitlik açısından silindirik simetriyi kullanarak do'yu akışa dik olan do = 2πbdb'lik bir halka pediyle değiştiriyoruz. Böyle bir alanın iç yarıçapı b'ye eşit, dış yarıçapı b + db'dir ve merkezi X ekseni üzerinde yer alır. b, b + db aralığı û, û + dû saçılma açılarının aralığına karşılık gelir. ve formüle göre
Halka şeklindeki alandan geçen α parçacıklarının saçıldığı katı açının dahil edilmesiyle, elde edilmesi kolaydır.
Bu formda formül, yalnızca halka alanı için değil, herhangi bir temel alan için geçerlidir. Buna Rutherford formülü denir.
Toplam saçılma kesiti kavramını veya başka bir süreci tanıtalım. Birim zaman başına söz konusu işleme tabi tutulan parçacıkların toplam sayısının, gelen parçacık ışınının yoğunluğuna oranı olarak tanımlanır. Toplam kesit ð, diferansiyel kesit do'dan, dΩ'un tüm olası değerlerine entegre edilerek elde edilebilir. α-parçacık saçılması durumunda, formül önce dΩ = 2πsinðdð'yi koymalı ve sonra ð =0 ile ğ = n aralığında integral almalıdır. Bu, ğ = ∞ değerini verir. Bu sonuç açıktır. Alan X ekseninden ne kadar uzaklaşırsa saçılma açısı o kadar küçük olur. Uzak alanlardan geçen parçacıklar pratikte saptırılmaz, yani saçılma açısı ğ = 0 civarından geçerler. Bu tür alanların toplam alanı ve bununla birlikte dağınık parçacıkların toplam sayısı sonsuz derecede büyüktür. Toplam saçılma kesiti de sonsuz büyüktür. Bununla birlikte, küçük saçılma açılarında Rutherford formülü uygulanamadığından, bu sonuç doğası gereği resmidir.
Şimdi formülü deneysel doğrulama için erişilebilir bir forma indirgeyelim. α-parçacıklarının farklı atomlar tarafından saçılma eylemleri bağımsızdır. Buradan, eğer n, birim hacim başına çekirdek (atom) sayısı ise, o zaman birim zaman başına hacim V tarafından dΩ katı açısına saçılan α parçacıklarının sayısı şu ifadeyle belirlenir:
Bu formda Rutherford'un formülü deneysel olarak doğrulandı. Özellikle dΩ sabit olduğunda dN sin4 (ð/2) değerinin sabit olduğu, yani formüle göre olması gerektiği gibi saçılma açısına ğ bağlı olmadığı deneysel olarak gösterilmiştir.
Rutherford formülünün deneysel olarak doğrulanması, alfa parçacığının merkezleri ve onunla etkileşime giren çekirdeğin yaklaşabileceği kadar küçük mesafelerde Coulomb yasasının dolaylı bir kanıtı olarak düşünülebilir. Başka bir kanıt, Blackett'in (1897-1974) α parçacıklarının gazlarda saçılması üzerine yaptığı deneyler olabilir. Bir bulut odasında çok sayıda α-parçacığı izi fotoğraflandı, bunların açısal sapmaları ölçüldü ve belirli saçılma açılarının frekansı hesaplandı. Bu deneyler aynı zamanda Rutherford'un formülünü de doğruladı. Ancak asıl amaçları Coulomb yasasını test etmekti. α parçacığının merkezleri ile etkileşen çekirdek arasındaki hava durumunda cm'ye kadar olan mesafelerde ve argon durumunda cm'ye kadar olan mesafelerde Coulomb yasasının deneysel olarak doğrulandığı ortaya çıktı. Bundan, bu yasanın etkileşen çekirdeklerin merkezleri arasındaki herhangi bir mesafede geçerli olduğu sonucu çıkmaz. Hızlandırıcılar tarafından hızlandırılan hafif çekirdeklerin elastik saçılımına ilişkin deneyler, yine hafif fakat durağan çekirdekler üzerinde, belirtilen mesafe cm'ye veya daha azına düştüğünde Coulomb yasasından keskin sapmaların gözlemlendiğini göstermiştir. Bu mesafelerde nükleer çekici kuvvetler, çekirdeklerin Coulomb itici kuvvetlerini geçersiz kılarak etkilerini gösterir.
Formül nükleer yükü ölçmek için uygulanabilir. Bunu yapmak için dN'yi ölçmeniz gerekir ve BEN. Bundan sonra, formüldeki diğer tüm miktarların bilindiği kabul edilebileceğinden Z hesaplanabilir. Asıl zorluk, dN ve BEN birbirinden çok farklıdır. İlk deneylerde, bunlar farklı kurulumlarda, yani farklı koşullar altında ölçüldü ve bu da önemli hatalara neden oldu. Chadwick'in (1891-1974) deneylerinde bu eksiklik giderildi. Saçılma folyosu bir AA halkası şeklindeydi (bkz. Şekil), radyoaktif preparat R (bir α parçacıkları kaynağı) ve ZnS'den yapılmış floresan ekran S, halkanın eksenine ondan eşit mesafelerde yerleştirildi. .
Folyo tarafından saçılan α parçacıklarından gelen sintilasyonları saymak için, AA" halkasındaki delik, α parçacıklarına karşı opak olan bir ekranla kapatıldı. Tam tersine, ölçmek için BEN Parıldamalar, delik serbest olduğunda ve AA" halkası kapatıldığında sayıldı. Bu durumda, sintilasyonların sayısı çok büyük olduğundan, bunu azaltmak için, S ekranının önüne dar bir kesikli döner bir disk yerleştirildi. kesimin genişliğini ve sintilasyon sayısını sayarak hesaplayabilirsiniz BEN. Chadwick, platin için Z = 77,4, gümüş için Z = 46,3 ve bakır için Z = 29,3'ü buldu. Mendeleev'in periyodik sistemindeki bu elementlerin atom veya seri numaraları sırasıyla 78, 47, 29'dur. Bu, ilk olarak Moseley (1887-1915) tarafından belirlenen, Z çekirdeğinin yükünün atomik yük ile çakıştığı şeklindeki zaten bilinen sonucu doğruladı. elemanın numarası.
Rutherford'un deneylerine dayanan atom modeline dönelim. Bir atom çekirdeği ve onu çevreleyen elektron kabuğu, şüphesiz atomun olduğu gibi kararlı bir sistem oluşturabilir mi? Eğer bu mümkün olsaydı bu parçacıklar hareketsiz olamazlardı. Aksi takdirde sonuç, aralarında Coulomb kuvvetlerinin etki ettiği (pratik olarak) nokta yüklerden oluşan elektrostatik bir sistem olacaktır ve Earnshaw teoremine göre böyle bir sistem kararsızdır. Coulomb kuvvetleri, etkileşen parçacıklar arasındaki mesafenin karesiyle ters orantılı olarak değişir. Ancak gezegen sisteminin gövdeleri arasındaki çekim kuvvetleri de değişir. Gezegen sisteminin istikrarı, gezegenlerin Güneş etrafında dönmesiyle sağlanır. Bu nedenle Rutherford doğal olarak elektronların çekirdeğin etrafında döndüğü atomun gezegen modeline geldi.
Ancak klasik elektrodinamiğe göre bir yük hareket ettiğinde kaynağı yük olan elektromanyetik alan da değişir. Özellikle hızlandırılmış bir hızla hareket eden bir elektrik yükü elektromanyetik dalgalar yayar. Dönen bir elektronun ivmesi vardır ve bu nedenle sürekli olarak yayılmak zorundadır. Enerjisini radyasyona kaptıran elektron, sürekli olarak çekirdeğe yaklaşacak ve sonunda onun üzerine düşecekti. Böylece hareketin varlığında bile atomun kararsız bir modeli elde edilir. Coulomb yasasının ve elektrodinamikte elektromanyetik alanı belirleyen diğer yasaların, temel parçacıklar ve küçük mesafeler durumunda ihlal edildiği varsayılabilir. Nükleer kuvvetleri hesaba katmak ve atomun stabilitesini sağlayan, bizim bilmediğimiz varsayımsal kuvvetleri dahil etmek mümkün olacaktır. Ancak bu durumu kurtarmaz. Kuvvetler ne olursa olsun, klasik mekaniğin genel prensiplerine göre, bir atomun radyasyon spektrumu birkaç temel frekanstan ve bunlara karşılık gelen imalardan oluşmalıdır. Deneyim, Ritz'in (1878-1909) birleştirme ilkesiyle ifade edilen tamamen farklı bir modele yol açmaktadır. Klasik mekaniğin ve elektrodinamiğin, atomların varlığını, atom çekirdeği ve elektronlardan oluşan kararlı sistemler olarak açıklayamadığını kabul etmeliyiz. Bu sorunun çözümü ancak kuantum mekaniği çerçevesinde elde edildi.
Curie'lerin ardından İngiliz bilim adamı Ernest Rutherford radyoaktiviteyi incelemeye başladı. Ve 1899'da radyoaktif radyasyonun bileşimini incelemek için bir deney yaptı. E. Rutherford'un deneyimi neydi?
Kurşun bir silindirin içine bir uranyum tuzu yerleştirildi. Bu silindirdeki çok dar bir delikten ışın, bu silindirin üzerinde bulunan fotoğraf plakasına çarptı.
Deneyin en başında manyetik alan yoktu. Dolayısıyla fotoğraf plakası, tıpkı Curie'lerin deneylerinde olduğu gibi, tıpkı A. Becquerel'in deneylerinde olduğu gibi, bir noktada aydınlatılmıştı. Daha sonra manyetik alan açıldı ve bu manyetik alanın büyüklüğü değişebilecek şekilde açıldı. Sonuç olarak, düşük bir manyetik alanda ışın iki bileşene bölündü. Manyetik alan daha da güçlendiğinde üçüncü bir karanlık nokta ortaya çıktı. Fotoğraf plakası üzerinde oluşan bu noktalara a-, b- ve g-ışınları adı verildi.
Radyoaktif ışınların özellikleri
Soddy adında bir İngiliz kimyager, radyoaktiviteyi inceleme sorunu üzerinde Rutherford'la birlikte çalıştı. Soddy ve Rutherford bu radyasyonların kimyasal özelliklerini incelemek için bir deney düzenlediler. Şu açıkça ortaya çıktı:
A-ışınları - helyum atomlarının oldukça hızlı çekirdeklerinden oluşan bir akış,
B-ışınlar aslında hızlı elektronların akışıdır,
G-ışınları – yüksek frekanslı elektromanyetik radyasyon.
Atomun karmaşık yapısı
Çekirdeğin içinde, atomun içinde, bu tür radyasyona yol açan bazı karmaşık süreçlerin meydana geldiği ortaya çıktı. Yunancadan tercüme edilen “atom” kelimesinin kendisinin “bölünmez” anlamına geldiğini hatırlayalım. Ve Antik Yunan'dan bu yana herkes, atomun, tüm özellikleriyle birlikte bir kimyasal elementin en küçük parçacığı olduğuna ve doğada bundan daha küçük bir parçacığın bulunmadığına inanıyordu. Keşif sonucunda radyoaktiviteÇeşitli elektromanyetik dalgaların ve atom çekirdeğinin yeni parçacıklarının kendiliğinden yayılması, atomun da bölünebilir olduğunu söyleyebiliriz. Atom da bir şeyden oluşur ve karmaşık bir yapıya sahiptir.
Çözüm
Ek literatür listesi
1. Bronstein M.P. Atomlar ve elektronlar. “Kütüphane “Kuantum””. Cilt 1.M.: Nauka, 1980
2. Kikoin I.K., Kikoin A.K. Fizik: Lise 9. sınıf ders kitabı. M.: “Aydınlanma”
3. Kitaygorodsky A.I. Herkes için fizik. Fotonlar ve çekirdekler. Kitap 4. M .: Bilim
4. Curie P. Seçilmiş bilimsel çalışmalar. M.: Bilim
5. Myakishev G.Ya., Sinyakova A.Z. Fizik. Optik Kuantum fiziği. 11. sınıf: derinlemesine fizik çalışması için ders kitabı. M.: Toy kuşu
6. Newton I. Doğa felsefesinin matematiksel ilkeleri. M.: Nauka, 1989
7. Rutherford E. Seçilmiş bilimsel çalışmalar. Radyoaktivite. M.: Bilim
8. Rutherford E. Seçilmiş bilimsel çalışmalar. Atomun yapısı ve elementlerin yapay dönüşümü. M.: Bilim
9. Slobodyanyuk A.I. Fizik 10. Bölüm 1. Mekanik. Elektrik
10.Filatov E.N. Fizik 9. Bölüm 1. Kinematik. VShMF "Avangard"
11. Einstein A., Infeld L. Fiziğin evrimi. Başlangıç kavramlarından görelilik ve kuantum teorisine kadar fikirlerin geliştirilmesi. M.: Nauka, 1965
Konu: Atomun yapısı ve atom çekirdeği
Ders 52. Atom modelleri. Rutherford'un deneyimi
Eryutkin Evgeniy Sergeevich
Önceki derste radyoaktivitenin farklı türde radyasyon ürettiğini tartışmıştık: a-, b- ve g-ışınları. Atomun yapısını incelemenin mümkün olduğu bir araç ortaya çıktı.
Thomson modeli
Atomun da karmaşık bir yapıya sahip olduğu, bir şekilde özel bir yapıya sahip olduğu anlaşıldıktan sonra atomun yapısını araştırmak, nasıl bir yapıya sahip olduğunu, nelerden oluştuğunu açıklamak gerekiyordu. Ve böylece bilim insanları bu çalışmaya başladı.
Kompleks yapıya ilişkin ilk fikirler 1897 yılında elektronu keşfeden Thomson tarafından ortaya atılmıştır. 1903'te Thomson ilk kez bir atom modeli önerdi. Thomson'ın teorisine göre atom, tüm hacmi boyunca pozitif yükün "yayıldığı" bir küreydi. Ve içeride yüzen elementler gibi elektronlar vardı. Thomson'a göre genel olarak atom elektriksel olarak nötrdü. böyle bir atomun yükü 0'a eşitti. Elektronların negatif yükleri, atomun pozitif yükünü telafi ediyordu. Atomun boyutu yaklaşık 10-10 m idi, Thomson'ın modeline "kuru üzümlü puding" adı verildi: "pudingin" kendisi atomun pozitif yüklü "gövdesidir" ve "kuru üzümler" elektronlardır.
Pirinç. 1. Thomson'ın atom modeli (“kuru üzümlü tatlı”)
Rutherford modeli
Atomun yapısını belirleyen ilk güvenilir deney E. Rutherford. Bugün atomun gezegensel güneş sistemini andıran bir yapı olduğunu kesin olarak biliyoruz. Merkezde gezegenlerin etrafında döndüğü devasa bir cisim var. Bu atom modeline gezegen modeli denir.
Rutherford'un deneyimi
Rutherford'un deneysel tasarımına bakalım ve gezegen modelinin oluşturulmasına yol açan sonuçları tartışalım.
Pirinç. 2. Rutherford deneyinin şeması
Radyum, dar bir deliğe sahip bir kurşun silindirin içine yerleştirildi. Bir diyafram kullanılarak, diyaframın açıklığından uçarak özel bir bileşimle kaplanmış bir ekrana çarpan dar bir a-parçacıkları demeti oluşturuldu ve vurulduğunda bir mikro flaş oluştu; Parçacıklar ekrana çarptığında oluşan bu parıltıya "parıldama parlaması" denir. Bu tür parlamalar mikroskop kullanılarak ekranın yüzeyinde gözlemlendi. Daha sonra devrede altın plaka olmadığı sürece silindirden dışarı fırlayan tüm parçacıklar bir noktaya çarpıyordu. Uçan alfa parçacıklarının yoluna çok ince bir altın plaka ekranın içine yerleştirildiğinde tamamen anlaşılmaz şeyler gözlemlenmeye başladı. Altın plaka yerleştirilir yerleştirilmez a parçacıkları sapmaya başladı. Parçacıkların başlangıçtaki doğrusal hareketlerinden saparak bu ekranın tamamen farklı noktalarına ulaştığı fark edildi.
Ayrıntılar Kategori: Atomun Fiziği ve Atom Çekirdeği Yayınlandı 03/10/2016 18:27 Görüntüleme: 4673
Eski Yunan ve eski Hintli bilim adamları ve filozoflar, etrafımızdaki tüm maddelerin bölünemeyen küçük parçacıklardan oluştuğuna inanıyorlardı.
Dünyada, adını verdikleri bu parçacıklardan daha küçük hiçbir şeyin olmadığından emindiler. atomlar . Ve aslında atomların varlığı daha sonra Antoine Lavoisier, Mikhail Lomonosov, John Dalton gibi ünlü bilim adamları tarafından kanıtlandı. 19. yüzyılın sonu ve 20. yüzyılın başına kadar atomun bölünmez olduğu düşünülüyordu, ancak durumun böyle olmadığı anlaşıldı.
Elektronun keşfi. Thomson'ın atom modeli
Joseph John Thomson
1897'de katot ışınlarının manyetik ve elektrik alanlardaki davranışını deneysel olarak inceleyen İngiliz fizikçi Joseph John Thomson, bu ışınların negatif yüklü parçacıklardan oluşan bir akım olduğunu keşfetti. Bu parçacıkların hareket hızı ışık hızından daha düşüktü. Bu nedenle kütleleri vardı. Nereden geldiler? Bilim adamı bu parçacıkların atomun bir parçası olduğunu öne sürdü. Onları aradı tanecikler . Daha sonra çağrılmaya başladılar elektronlar . Böylece elektronun keşfi atomun bölünmezliği teorisine son verdi.
Thomson'ın atom modeli
Thomson atomun ilk elektronik modelini önerdi. Buna göre atom, içinde pozitif yükü tüm hacim boyunca eşit olarak dağılmış yüklü bir madde bulunan bir toptur. Ve elektronlar, çörekteki kuru üzüm gibi bu maddenin içine serpiştirilmiştir. Genel olarak atom elektriksel olarak nötrdür. Bu modele "erikli puding modeli" adı verilmiştir.
Ancak Thomson'ın modelinin yanlış olduğu ortaya çıktı ve bu, İngiliz fizikçi Sir Ernest Rutherford tarafından kanıtlandı.
Rutherford'un deneyimi
Ernest Rutherford
Atomun yapısı nasıl? Rutherford, 1909 yılında Alman fizikçi Hans Geiger ve Yeni Zelandalı fizikçi Ernst Marsden ile birlikte yaptığı deneyin ardından bu soruyu yanıtladı.
Rutherford'un deneyimi
Deneyin amacı, odaklanmış bir ışının muazzam bir hızla uçarak en ince altın levhaya yönlendirildiği alfa parçacıklarını kullanarak atomu incelemekti. Folyonun arkasında floresan bir ekran vardı. Parçacıklar onunla çarpıştığında, mikroskopla gözlemlenebilecek parlamalar meydana geldi.
Thomson haklıysa ve atom bir elektron bulutundan oluşuyorsa, o zaman parçacıklar folyonun içinden sapmadan kolayca uçmalıdır. Alfa parçacığının kütlesi elektronun kütlesini yaklaşık 8000 kat aştığı için, tıpkı 10 g ağırlığındaki bir çakıl taşının hareket eden bir arabanın yörüngesini değiştiremeyeceği gibi, elektron da onu etkileyemedi ve yörüngesini büyük bir açıyla saptıramadı.
Ancak pratikte her şey farklı çıktı. Parçacıkların çoğu aslında çok az sapmayla veya hiç sapma olmadan folyonun içinden uçtu. Ancak bazı parçacıklar oldukça önemli ölçüde saptı, hatta sanki yollarına bir tür engel çıkmış gibi geri döndüler. Rutherford'un kendisinin de söylediği gibi, sanki 15 inçlik bir merminin bir parça kağıt mendilden sekmesi kadar inanılmazdı.
Bazı alfa parçacıklarının bu kadar yön değiştirmesine ne sebep oldu? Bilim adamı bunun nedeninin atomun çok küçük hacimde yoğunlaşan ve pozitif yük taşıyan bir parçası olduğunu öne sürdü. Onu aradı bir atomun çekirdeği.
Rutherford'un atomun gezegen modeli
Rutherford'un atom modeli
Rutherford, atomun, atomun merkezinde yer alan yoğun, pozitif yüklü bir çekirdek ve negatif yüklü elektronlardan oluştuğu sonucuna vardı. Bir atomun kütlesinin neredeyse tamamı çekirdekte yoğunlaşmıştır. Genel olarak atom nötrdür. Çekirdeğin pozitif yükü, atomun tüm elektronlarının negatif yüklerinin toplamına eşittir. Ancak elektronlar, Thomson'ın modelindeki gibi çekirdeğe gömülü değil, Güneş'in etrafında dönen gezegenler gibi onun etrafında dönüyorlar. Elektronların dönüşü, çekirdekten onlara etki eden Coulomb kuvvetinin etkisi altında gerçekleşir. Elektronun dönme hızı çok büyüktür. Çekirdeğin yüzeyinin üzerinde bir tür bulut oluştururlar. Her atomun negatif yüklü kendi elektron bulutu vardır. Bu nedenle “birbirine yapışmazlar”, birbirlerini iterler.
Güneş sistemine benzerliği nedeniyle Rutherford'un modeline gezegensel adı verildi.
Atom neden var?
Ancak Rutherford'un atom modeli, atomun neden bu kadar kararlı olduğunu açıklayamıyordu. Sonuçta klasik fizik yasalarına göre yörüngede dönen bir elektron ivmeyle hareket eder, dolayısıyla elektromanyetik dalgalar yayar ve enerji kaybeder. Sonunda bu enerjinin tükenmesi ve elektronun çekirdeğe düşmesi gerekir. Eğer böyle olsaydı atom yalnızca 10-8 saniye boyunca var olabilirdi. Peki bu neden olmuyor?
Bu olgunun nedeni daha sonra Danimarkalı fizikçi Niels Bohr tarafından açıklandı. Bir atomdaki elektronların yalnızca "izin verilen yörüngeler" adı verilen sabit yörüngelerde hareket ettiğini öne sürdü. Üzerlerindeyken enerji yaymazlar. Ve enerjinin emisyonu veya soğurulması yalnızca bir elektron izin verilen bir yörüngeden diğerine hareket ettiğinde meydana gelir. Eğer bu uzak bir yörüngeden çekirdeğe daha yakın bir yörüngeye geçişse, o zaman enerji yayılır ve bunun tersi de geçerlidir. Radyasyon adı verilen kısımlarda meydana gelir. kuantum.
Rutherford'un tanımladığı model atomun kararlılığını açıklayamasa da yapısının incelenmesinde önemli ilerlemelere olanak sağladı.
Rutherford'un deneyimi.
RUTHERFORD Ernst (1871-1937), İngiliz fizikçi, radyoaktivite ve atomun yapısı doktrininin kurucularından biri, bir bilimsel okulun kurucusu, Rusya Bilimler Akademisi'nin yabancı muhabir üyesi (1922) ve onursal üyesi SSCB Bilimler Akademisi (1925). Cavendish Laboratuvarı Direktörü (1919'dan beri). Alfa ve beta ışınlarını keşfetti (1899) ve doğalarını belirledi. Radyoaktivite teorisini (1903, F. Soddy ile birlikte) yarattı. Atomun gezegensel modelini önerdi (1911). İlk yapay nükleer reaksiyonu gerçekleştirdi (1919). Nötronun varlığını tahmin etti (1921). Nobel Ödülü (1908).Rutherford'un (1906), ince madde katmanlarından geçen hızlı yüklü parçacıkların saçılması üzerine yaptığı deney, atomların iç yapısını incelemeyi mümkün kıldı. Bu deneylerde, radyumun ve diğer bazı elementlerin radyoaktif bozunmasından kaynaklanan atomları (tamamen iyonize helyum atomları) araştırmak için alfa parçacıkları kullanıldı. Rutherford bu parçacıklarla ağır metal atomlarını bombaladı.
Rutherford, atomların hafif negatif yüklü parçacıklardan (elektronlar ve pozitif yüklü ağır parçacıklardan) oluştuğunu biliyordu. Deneylerin temel amacı pozitif yükün atom içerisinde nasıl dağıldığını bulmaktır. α - parçacıklarının saçılması (yani hareket yönündeki bir değişiklik) yalnızca atomun pozitif yüklü kısmından kaynaklanabilir.
Deneyler, bazı α parçacıklarının 180˚'ye yakın geniş açılarla saçıldığını, yani geriye doğru atıldığını göstermiştir. Bu ancak atomun pozitif yükünün atomun çok küçük bir merkezi kısmında, yani atom çekirdeğinde yoğunlaşması durumunda mümkündür. Atomun kütlesinin neredeyse tamamı da çekirdekte yoğunlaşmıştır.
Çeşitli atomların çekirdeklerinin çapının 10 -14 – 10 -15 cm mertebesinde olduğu, atomun kendisinin boyutunun ise ≈10 -8 cm olduğu, yani atomun boyutunun 10 4 – 10 5 katı olduğu ortaya çıktı. çekirdek.
Böylece atomun “boş” olduğu ortaya çıktı.
Rutherford, α parçacıklarının atom çekirdeğine saçılmasıyla ilgili deneylere dayanarak şu sonuca vardı: atomun gezegen modeline. Bu modele göre atom, pozitif yüklü küçük bir çekirdek ve onun etrafında dönen elektronlardan oluşur.
Klasik fizik açısından böyle bir atomun kararsız olması gerekir, çünkü ivmeli yörüngelerde hareket eden elektronların sürekli olarak elektromanyetik enerji yayması gerekir.
Atomların yapısına ilişkin fikirlerin daha da geliştirilmesi, N. Bohr (1913) tarafından kuantum kavramları temelinde yapılmıştır.
Laboratuvar çalışması.
Bu deney, çizimi Şekil 1'de gösterilen özel bir cihaz kullanılarak gerçekleştirilebilir. Bu cihaz, içinde tam bir vakum ve bir mikroskop bulunan bir kurşun kutudur.
α parçacıklarının saçılması (hareket yönünün değişmesi) yalnızca atomun pozitif yüklü kısmından kaynaklanabilir. Böylece, α parçacıklarının saçılmasından, atom içindeki pozitif yük ve kütle dağılımının doğasını belirlemek mümkündür. Rutherford'un deneylerinin şeması Şekil 1'de gösterilmektedir. Radyoaktif bir ilaç tarafından yayılan a-parçacıklarından oluşan bir ışın, bir diyafram tarafından serbest bırakıldı ve daha sonra incelenen malzemenin (bu durumda altın) ince bir folyosu üzerine düştü. Saçılmanın ardından a parçacıkları çinko sülfürle kaplı bir ekranın üzerine düştü. Her parçacığın ekranla çarpışmasına, mikroskopla gözlemlenebilen bir ışık parlaması (parıldama) eşlik etti.
Cihazın içinde iyi bir vakum olduğunda ve folyo yokluğunda, ekranda ince bir α parçacıkları ışınının neden olduğu sintilasyonlardan oluşan bir ışık şeridi belirdi. Ancak ışının yoluna folyo yerleştirildiğinde, saçılma nedeniyle α parçacıkları ekranın daha geniş bir alanına dağıldı.
Deneyimizde, 180° açı yaparken altın çekirdeğe yönlendirilen α parçacığını incelememiz (Şekil 2) ve α parçacığının reaksiyonunu izlememiz yani; α parçacığı altın çekirdeğe hangi minimum mesafede yaklaşacaktır (Şekil 3).
Pirinç. 2
Şekil 3
Verilen:
V 0 =1,6*10 7 m/s – başlangıç hızı
d = 10 -13
r dk =?
Sorular:
Bu deneyde α parçacığı ile çekirdek arasında elde edilebilecek minimum mesafe rmin nedir? (Şekil 4)
Şekil 4
Çözüm:
Deneyimizde α parçacığı bir atom olarak temsil ediliyor
m nötr kg
Z=2 – protonlar
N= Au – Z = 4 – 2 = 2 nötron
m p = kilogram
Z=79 – proton sayısı
N= Au – Z = 196 – 79 =117 (nötronlar)
Cl 2 /
H ∙m 2 – elektriksel sabit
Atomun karmaşık yapısının keşfi, modern fiziğin gelişimindeki en önemli aşamadır ve daha sonraki tüm gelişimine damgasını vurmuştur. Atomun yapısının niceliksel bir teorisini oluşturma sürecinde, atomik spektrumları açıklamayı mümkün kıldı, mikropartiküllerin yeni hareket yasaları keşfedildi - kuantum mekaniği yasaları.
Thomson modeli
Bilim adamları atomun yapısı hakkında hemen doğru fikirlere varamadılar. Atomun ilk modeli, elektronu keşfeden İngiliz fizikçi J. J. Thomson tarafından önerildi. Thomson'a göre bir atomun pozitif yükü, atomun tüm hacmini kaplar ve bu hacim içinde sabit bir yoğunlukla dağılır. En basit atom - hidrojen atomu - içinde bir elektron bulunan, yaklaşık 10-8 cm yarıçaplı pozitif yüklü bir toptur. Daha karmaşık atomların pozitif yüklü bir topta birkaç elektronu vardır, bu nedenle atom, elektronların kuru üzüm gibi olduğu bir çörek gibidir.
Ancak Thomson'ın atom modelinin, atomdaki pozitif yükün dağılımını inceleyen deneylerle tamamen çeliştiği ortaya çıktı. İlk kez E. Rutherford tarafından gerçekleştirilen bu deneyler, atomun yapısının anlaşılmasında belirleyici rol oynadı.
Rutherford'un deneyleri
Elektronların kütlesi atomların kütlesinden birkaç bin kat daha azdır. Atom bir bütün olarak nötr olduğundan, atomun kütlesinin büyük kısmı pozitif yüklü kısmındadır.
Bir atomun içindeki pozitif yükün ve dolayısıyla kütlenin dağılımına ilişkin deneysel bir çalışma için Rutherford, 1906'da atomun aşağıdaki yöntemlerle incelenmesini önerdi: α -partiküller Bu parçacıklar radyumun ve diğer bazı elementlerin bozunmasından kaynaklanır. Kütleleri bir elektronun kütlesinin yaklaşık 8000 katıdır ve pozitif yükleri, elektron yükünün iki katına eşittir. Bunlar tamamen iyonize helyum atomlarından başka bir şey değildir. Hız α -Parçacıklar çok büyüktür: Işık hızının 1/15'i kadardır.
Rutherford, ağır elementlerin atomlarını bu parçacıklarla bombaladı. Elektronlar düşük kütleleri nedeniyle yörüngelerini gözle görülür şekilde değiştiremezler. α -partiküller, tıpkı bir arabaya çarptığında onlarca gram ağırlığındaki bir çakıl taşının hızını gözle görülür şekilde değiştirememesi gibi. Saçılma (hareket yönünde değişiklik) α -Parçacıklara yalnızca atomun pozitif yüklü kısmı neden olabilir. Böylece saçılarak α -partiküller atom içindeki pozitif yük ve kütle dağılımının doğasını belirleyebilir. Rutherford'un deneylerinin şeması Şekil 1'de gösterilmektedir.
Radyum gibi radyoaktif bir ilaç, boyunca dar bir kanalın açıldığı kurşun silindir 1'in içine yerleştirildi. Topuz α -kanaldaki parçacıklar, incelenen malzemeden (altın, bakır vb.) yapılmış ince folyo 2'nin üzerine düştü. Saçıldıktan sonra α Parçacıklar çinko sülfürle kaplanmış yarı saydam bir ekranın 3 üzerine düştü. Her parçacığın ekranla çarpışmasına, mikroskop 4 aracılığıyla gözlemlenebilen bir ışık parlaması (parıldama) eşlik etti. Cihazın tamamı, havanın boşaltıldığı bir kaba yerleştirildi.
Cihazın içinde iyi bir vakum olduğunda ve folyo yokluğunda, ekranda ince bir ışının neden olduğu sintilasyonlardan oluşan bir ışık çemberi belirdi. α -partiküller Ancak ışının yoluna folyo yerleştirildiğinde, α - Saçılma nedeniyle parçacıklar ekran üzerinde daha geniş alanlı bir daireye dağıtıldı. Rutherford deney düzeneğini değiştirerek sapmayı tespit etmeye çalıştı. α -geniş açılardaki parçacıklar. Beklenmedik bir şekilde, az sayıda kişinin olduğu ortaya çıktı. α -partiküller (yaklaşık iki binde bir) 90°'den büyük açılarla saptı. Rutherford daha sonra öğrencilerine saçılmayı gözlemlemek için bir deney önerdiğinde şunu itiraf etti: α -Parçacıklar geniş açılarda olduğundan kendisi de olumlu bir sonuca inanmıyordu. Rutherford, "Bu neredeyse inanılmaz" dedi, "sanki 15 inçlik bir mermiyi bir kağıt mendile ateşlemişsiniz ve mermi geri gelip size çarpmış gibi." Aslında Thomson'ın modeline dayanarak bu sonucu tahmin etmek imkansızdı. Pozitif bir yük, bir atomun her yerine dağıldığında, alfa parçacığını geri fırlatacak kadar yoğun bir elektrik alanı oluşturamaz. Maksimum itme kuvveti Coulomb yasasına göre belirlenir\[~a(1 + e^2 / 2)\]
burada q α yüktür α -partiküller; q atomun pozitif yüküdür; r yarıçapıdır; k - orantılılık katsayısı. Düzgün yüklü bir topun elektrik alan kuvveti, topun yüzeyinde maksimumdur ve merkeze yaklaştıkça sıfıra düşer. Bu nedenle r yarıçapı ne kadar küçük olursa, itme kuvveti de o kadar büyük olur α -partiküller.
\(~F = k \dfrac(|q_\alpha| |q|)(r^2)\) , (1)
Atom çekirdeğinin büyüklüğünün belirlenmesi. Rutherford bunu fark etti α -Parçacık ancak atomun pozitif yükünün ve kütlesinin uzayın çok küçük bir bölgesinde yoğunlaşması durumunda geri fırlatılabilirdi. Rutherford, atom çekirdeği fikrine bu şekilde ulaştı - atomun neredeyse tüm kütlesinin ve tüm pozitif yükünün yoğunlaştığı küçük bir cisim.
Şekil 2, çekirdekten çeşitli mesafelerde uçan alfa parçacıklarının yörüngelerini göstermektedir.
Sayıyı saymak α Parçacıkların farklı açılarda dağılması sayesinde Rutherford çekirdeğin büyüklüğünü tahmin edebildi. Çekirdeğin çapının 10 -12 -10 -13 cm civarında olduğu ortaya çıktı (farklı çekirdeklerin farklı çapları vardır). Atomun büyüklüğü 10-8 cm'dir, yani çekirdeğin boyutundan 10-100 bin kat daha büyüktür. Daha sonra çekirdeğin yükünü belirlemek mümkün oldu. Elektronun yükünün bir olarak alınması koşuluyla, çekirdeğin yükü, D.I. Mendeleev'in periyodik tablosundaki belirli bir kimyasal elementin sayısına tam olarak eşittir.
Atomun gezegen modeli
Atomun gezegen modeli doğrudan Rutherford'un deneylerinden kaynaklanmaktadır. Merkezde, atomun neredeyse tüm kütlesinin yoğunlaştığı pozitif yüklü bir atom çekirdeği bulunur. Genel olarak atom nötrdür. Dolayısıyla atom içi elektronların sayısı da tıpkı çekirdeğin yükü gibi periyodik tablodaki elementin atom numarasına eşittir. Elektronların atomun içinde hareketsiz kalamayacakları açıktır çünkü elektronlar çekirdeğe düşeceklerdir. Tıpkı gezegenlerin Güneş'in etrafında dönmesi gibi, onlar da çekirdeğin etrafında hareket ederler. Elektron hareketinin bu doğası, Coulomb kuvvetlerinin çekirdek kısmındaki etkisi ile belirlenir. Hidrojen atomunda çekirdeğin etrafında yalnızca bir elektron döner. Hidrojen atomunun çekirdeği, büyüklük olarak bir elektronun yüküne eşit pozitif yüke ve elektronun kütlesinden yaklaşık 1836,1 kat daha büyük bir kütleye sahiptir. Bu çekirdeğe proton adı verildi ve temel parçacık olarak kabul edilmeye başlandı. Bir atomun boyutu, elektronunun yörüngesinin yarıçapıdır (Şekil 3). Atomun basit ve görsel bir gezegen modelinin doğrudan deneysel bir temeli vardır. Alfa parçacıklarının saçılmasıyla ilgili deneyleri açıklamak kesinlikle gerekli görünüyor. Ancak bu modele dayanarak bir atomun varlığını, kararlılığını açıklamak imkansızdır. Sonuçta, elektronların yörüngelerdeki hareketi ivmeyle gerçekleşir ve oldukça dikkate değerdir. Maxwell'in elektrodinamik yasalarına göre, hızlanan bir yük, çekirdek etrafındaki dönüş frekansına eşit frekansta elektromanyetik dalgalar yaymalıdır. Radyasyona enerji kaybı da eşlik eder. Enerji kaybeden elektronlar, tıpkı bir uydunun üst atmosferde fren yaparken Dünya'ya yaklaşması gibi çekirdeğe yaklaşmak zorundadır. Newton mekaniği ve Maxwell elektrodinamiğine dayanan titiz hesaplamaların gösterdiği gibi, bir elektronun çekirdeğin üzerine ihmal edilebilecek kadar kısa bir sürede (yaklaşık 10-8 saniye) düşmesi gerekir. Atomun varlığı sona ermelidir.
Gerçekte böyle bir şey olmaz. Atomlar kararlıdır ve uyarılmamış bir durumda, hiç elektromanyetik dalga yaymadan süresiz olarak var olabilirler.
Radyasyon yoluyla enerji kaybı nedeniyle atomun kaçınılmaz ölümüyle ilgili deneyimlerle tutarsız olan sonuç, klasik fizik yasalarının atomun içinde meydana gelen olaylara uygulanmasının sonucudur. Buradan klasik fizik yasalarının atomik ölçekteki olaylara uygulanamayacağı sonucu çıkar.
Rutherford atomun gezegen modelini yarattı: tıpkı gezegenlerin güneşin etrafında dönmesi gibi, elektronlar da çekirdeğin etrafında dönüyordu. Bu model basittir, deneysel olarak doğrulanmıştır ancak atomun kararlılığını açıklamamaktadır.