Открытие электрона. Модели атома. Открытие радиоактивности.

Новая картина мира объяснила большой круг явлений, непонятных с точки зрения МКМ; глубже показала материальное единство мира, т.к. электричество и магнетизм объяснялись на основе одних и тех же законов.

Однако с конца 19 в. обнаруживалось все больше противоречий, которые не могла объяснить и ЭМКМ – это открытия, опровергающие представление об атомах как о неделимых частицах:

открытие электрона (Томсон, 1895); (мячик со вмятинами)

открытие ядра (Резерфорд);

открытие радиоактивности – способности атомов одних элементов превращаться в атомы других элементов (Беккерель).

Сэр Эрне́ст Ре́зерфорд (англ. Ernest Rutherford; 30 августа 1871, Спринг Грув, Новая Зеландия — 19 октября 1937, Кембридж) — британский физик новозеландского происхождения. Известен как «отец» ядерной физики

Резерфорд написал и опубликовал три тома работ. Все они носят экспериментальный характер.

1904 год — «Радиоактивность».

1905 год — «Радиоактивные превращения».

1930 год — «Излучения радиоактивных веществ» (в соавторстве с Дж. Чедвиком и Ч. Эллисом).

12 учеников Резерфорда стали лауреатами Нобелевской премии по физике и химии. Один из наиболее талантливых учеников Генри Мозли, экспериментально показавший физический смысл Периодического закона, погиб в 1915 году на Галлиполи в ходе Дарданелльской операции. В МонреалеРезерфорд работал с Ф. Содди, О. Ханом; в Манчестере — с Г. Гейгером (в частности, помог тому разработать счётчик для автоматического подсчётачисла ионизирующих частиц), в Кембридже — с Н. Бором, П. Капицей и многими другими знаменитыми в будущем учёными.

 

Возможно, об Антуане Беккереле осталась бы лишь память как о весьма квалифицированном и добросовестном экспериментаторе, но не более, если бы не то, что произошло 1 марта в его лаборатории. Тогда он исследовал люминесценцию солей урана, и, закончив работу, завернул образец — узорчатую металлическую пластинку, покрытую урановой солью — в черную, плотную, непрозрачную бумагу и, положив ее на коробку с фотопластинками, поместил все это в плотно закрывающийся ящик стола.
Вынув позже коробку с фотопластинками, он, скорее всего, лишь по привычке добросовестно все проверять, проявил их и был озадачен, обнаружив, что они по какой-то причине оказались засвеченными — на фотопластинке проявилось изображение узорчатой металлической пластинки. Но почему? Попасть на пластинки свет заведомо не мог, значит, понял Беккерель, действие было вызвано какими-то другими лучами.
О том, что существуют невидимые для глаза, но вызывающие почернение фотопластинки лучи, физики уже знали. За полгода до этого совершилось сенсационное открытие Рентгена. Рентгеновские лучи стали выдающимся событием в физике. Может быть и по этой причине доклад Беккереля 2 марта 1896 в Парижской АН был встречен с большим интересом. 12 мая он рассказал о сделанном им открытии перед более широкой аудиторией, в Музее естественной истории, а затем, в августе 1900 и на Международном физическом конгрессе, который собрался в Париже, чтобы обсудить основные итоги физики 19 века. К тому времени Беккерель уже успел понять, что излучение не является ни люминесценцией, ни чем-либо другим, уже знакомым физикам. Оно не менялось ни при физических (нагревание, давление и т. д.), ни при химических воздействиях, заметить уменьшение его интенсивности не удавалось и, казалось, его энергия черпается из неиссякаемого источника.

 

Уже было установлено, что неведомые лучи не только вызывают почернение фотопластинок, но и производят разнообразные другие действия (включая биологические: на теле самого Беккереля от находившегося в его кармане препарата образовались долго не заживавшие язвы; с тех пор препараты стали помещаться в свинцовые коробочки). Открытие Рентгена, а затем и Беккереля породило нечто подобное «лучевой эпидемии».

В числе тех, кто всерьез заинтересовался открытием Беккереля, был и ряд выдающихся ученых, в том числе Анри Пуанкаре, Д. И. Менделеев, специально приехавший в Париж, чтобы познакомиться с работами автором этого открытия и, что нужно подчеркнуть особо, супруги Пьер и Мария Кюри.
Деятельный интерес последних привел к новым важным результатам. Было установлено, что, кроме урана, радиоактивность (сам этот термин был введен Марией Кюри) присуща — хотя и в разной степени — и ряду других химических элементов. Начались интенсивные исследования физической природы лучей Беккереля, был обнаружен (столь важный для дальнейшего!) эффект энерговыделения при радиоактивных распадах, открыта наведенная радиоактивность и т. д.

Радиоактивность -это самопроизвольное превращение одних ядер в другие, сопровождаемое испусканием различных частиц.

Квантово-полевая картина мира. М. Планк, Нильс Бор.

Формируется на основе:

квантовой гипотезы М.Планка (1858-1947)

волновой механики Э.Шредингера (1887-1961)

квантовой механики В.Гейзенберга (1901-1976)

квантовой теории атома Н.Бора (1885-1962) и т.д.

Квантовая механика – теория, устанавливающая способ описания и законы движения микрочастиц и их систем, а также связь величин, характеризующих частицы и системы, с физическими величинами, непосредственно измеряемыми опытным путем

Законы квантовой механики:

позволяют выяснить строение атомов,

установить природу химической связи,

объяснить периодическую систему элементов,

изучить свойства элементарных частиц

Впервые представления о кванте высказал М. Планк в 1900 г.

М. Планк: чем короче длина волны излучения, тем ярче проявляются квантовые свойства; чем больше длина волны, тем ярче проявляются волновые свойства света.

Л.де Бройль: все частицы вещества обладают волновыми свойствами.

Н. Бор применил к теории строения атома.

Любой микрообъект, обладая волновыми и корпускулярными свойствами, не имеет определенной траектории движения и не может иметь определенных координат и скорости (импульса).

Строение атома Н. Бора:

В центре атома находится положительно заряженное ядро, в котором сосредоточена почти вся масса атома, а вокруг ядра вращаются по орбитам отрицательно заряженные электроны.

Материя обладает корпускулярными и волновыми свойствами (каждый элемент материи имеет свойства волны и частицы).

Физическая реальность двупланова:

в нее входят характеристики исследуемого объекта;

входят условия наблюдения (метод познания), от которых зависит определенность этих характеристик.

Картина реальности в современной физике является не только картиной объекта, но и картиной процесса его познания

Основным материальным объектом является квантовое поле, переход его из одного состояния в другое меняет число частиц.