ЕСТЕСТВОЗНАНИЕ. Материя – проявление СВЕТА. Квантовый мир и КУББИТЫ


По мере накопления человечеством знаний о строении и свойствах материи, описывать явления и опытные факты становилось все труднее и труднее. Наконец, настал переломный период в физике, когда классические законы перестали отвечать требованиям явлений, с которыми ученые столкнулись опытным путем. Произошло это в начале XX века, когда на пике внимания ученого мира оказался микромир.

За многовековое существование физической науки умы ученых были не в состоянии понять ровным счетом ничего из того, что предоставлял их приборам микромир. Явления, с которыми они столкнулись, казались необычайными даже  для писателей-фантастов. Микромир представлен законами, которые попросту не вписываются в рамки сознания современного человека. Он являет абсолютно новое мировоззрение и всеобщее понимание реальности. Однако даже по сей день так мало людей имеют представление о реальных чудесах микромира, несмотря на то, что физика изучает его более столетия. Единицы же осознают, с чем в действительности они сталкиваются в этой области естества. Что ж, давай окунемся в этот удивительный мир и, для начала, кратко пройдем весь тот путь, который прошли ученые при изучении удивительного микромира.

Из чего состоит любое вещество? Лист бумаги, типографская краска? Школьник ответит - из молекул и атомов, которые являются кирпичиками вещества. Так полагали еще в античности, и такой ответ никого не удивит. Современная же наука ответит, что такой вопрос принципиально некорректен в своей постановке. Почему так, вы скоро поймете.

"Здесь проблемы, связанные с языком, действительно серьезны. Мы хотим как-то рассказать о строении атома... Но мы не можем описать атом при помощи обычного языка" (Гейзенберг). "Все мои попытки объяснить эти новые открытия были абсолютно безуспешны. Это напоминало ситуацию, когда почва уходит из-под ног, и не на что опереться" (Эйнштейн).

Поведение микромира “огорошило” ученых. Когда они помещали частицы в ограниченный объем в попытке их измерить, то частицы начинали носиться с бесконечными скоростями так, что измерения становились невозможными. Если же частицам предоставляли свободу действий в пространстве, поймать частицу было невозможно, и единственная память, которую она о себе оставляла – это след ее движения в пузырьковой камере Вильсона.

Рисунок Е.12.1

Непросто дела обстояли и “внутри” атома. С одной стороны атом – предельно понятный объект. Одни частицы вращаются вокруг массивного ядра, состоящего из других частиц, вращающихся вокруг своей оси, как юла. Но не тут то было. Измерения и расчеты показывали, что электроны представляют собой не частицы, а облака, “размазанные” вокруг ядра. При этом невозможно одновременно определить ни местоположение, ни скорости электрона (да и любой другой частицы).

Тут ученые столкнулись с проблемой – атомы состоят из частиц, в которых ни наблюдалось никаких признаков материальности. И как же тогда наша любимая твердая материя, земля, на которой мы стоим? И тут ученый мир преподносит сюрприз. Масса - теперь уже не масса, а чистая энергия. И все, обо что мы разбиваем лбы – вовсе не масса, а энергия. Та самая энергия, которая нас греет, обжигает, освещает.

Как только физики нарекли материю энергией, казалось бы, все частицы разом решили показать, что так оно и есть. Доселе невесомые частицы света, не обладающие массой, как полагали ученые, стали превращаться в пары материальных частиц – в электрон и его антипод – позитрон. Был свет – стала материя. Чудо? Но это только начало. Оказалось, что любая частица, в принципе, может превращаться в любую другую. Все равно, что Петр в Ивана, Иван в Сергея, Сергей в Михаила и так далее.

Рисунок Е.12.2

Ни о каких кирпичиках микромира не может идти и речи, именно такой вывод ученые делают из явления взаимопревращения одних частиц в другие. Одна частица может состоять из нескольких таких же, как она. Все равно, что одна буханка хлеба состоит из трех абсолютно таких же буханок. Одни частицы могут превращаться в другие, большие по массе. И такие превращения определяются энергией, с которой существуют и движутся изначальные частицы.

Можно было бы на этом остановить наш перечень “чудес”, но, прежде чем мы приступим к научному описанию микромира и описанием его при помощи КУББИТОВ, ты должен сполна насладиться “причудами” нашей природы.

Оказалось, что не существует двух независимых друг от друга частиц, например, электронов. Все частицы ведут себя так, словно жизнь каждой из них влияет на все остальные частицы, и наоборот. При этом неважно, какое расстояние разделяет частицы – взаимодействие между ними проявляется мгновенно на любом расстоянии.

"Квантовая теория свидетельствует о принципиальном единстве Вселенной. Она показывает, что нельзя разложить мир на независящие друг от друга мельчайшие составляющие". (Дэвид Бом)

Теперь поговорим о том, как происходило становление квантовой физики и ее главного детища – квантовой механики.

Квантовая механика, волновая механика – теория, устанавливающая способ описания и законы движения микрочастиц  и их систем, а так же прокладывающая мост между квантовыми свойствами микромира и классическими явлениями, которые мы способны измерить экспериментально.

Законы квантовой механики составляют фундамент изучения строения вещества. Они позволили выяснить строение атомов, установить природу химических связей, объяснить периодическую систему элементов, понять строение атомных ядер, изучать свойства элементарных частиц. Квантово-механические законы лежат в основе работы лазеров, ядерных реакторов, обусловливают возможность осуществления в земных условиях термоядерных реакций, проявляются в ряде явлений в металлах и полупроводниках, используемых в новейшей технике и т.д.

Вместе с тем, квантовая механика позиционирует себя так, что с ней приходится “мириться” в большей степени, чем использовать для описания окружающего мира. Это означает, что в основе этой теории лежит ряд неразрешимых парадоксов, осознать которые “в лоб” невозможно.

В 1900 году один из основоположников квантовой физики Макс Планк пытался установить связь между волнами света (электромагнитными волнами) и атомами вещества. Он выяснил, что атомы способны поглощать и излучать свет, и что оба эти действия происходят порциями – квантами. Позже такие кванты света стали называть фотонами. Чтобы связать воедино два противоположных по природе свойства света – волновую и квантовую, Планк постулируют формулу:

в которой энергия, играющая главную роль в микромире, связывается с частотой волны. Связующим звеном является постоянная Планка, названная в честь ученого. Постоянная Планка Дж·c связала квантовую и классическую физику, фигурируя во всех формулах квантовой механики. Иными словами, постоянная Планка проводит границу между макромиром, где действуют законы механики Ньютона и микромиром, где вступают в силу законы квантовой механики.

Позже в 1924 году французский физик Луи де Бройль “распространил” волновые свойства на все квантовые объекты (электроны, протоны, нейтроны и др.), положив начало теории корпускулярно-волнового дуализма.  

Квантовые эффекты, связанные с электроном, а, значит, и с электронной техникой становятся существенными на масштабах порядка длины волны де Бройля, посчитанной для электрона по формуле Планка . Речь идет о величинах порядка 0.01 – 1 нм. Отсюда получило название новейшее направление промышленности – нанотехнология.

Возникла потребность в такой теории, где волновые и корпускулярные свойства материи выступали бы не как взаимно исключающие, а как взаимно дополняющие друг друга. Такой теорией стала квантовая механика или волновая механика, в основу которой легла концепция де Бройля.

Это отражается даже в названии “волновая функция” для величины, описывающей в квантовой теории состояние частицы или системы частиц. Волновая функция обозначается греческой буквой  (“пси”), отсюда второе ее название – пси-функция, и зависит от двух параметров: координаты и времени.

Мы все знаем из школьных уроков математики, что такое функция. Это закон, по которому каждому элементу одного множества ставится в соответствие некоторый элемент другого множества. В нашем случае координата  и время , характеризующие микрочастицу, ставятся в соответствие некоторому множеству. Какому? Другими словами, какой физический смысл волновой функции?

Квадрат модуля волновой функции   определяет вероятность состояния системы, и поэтому о волнах де Бройля часто говорят как о волнах вероятности. То есть, описывая микрочастицу, мы можем говорить лишь о вероятности ее нахождения в какой-либо точке пространства и времени.

Раньше всякая вероятность означала недостаток сведений: если точно знать силу щелчка, подбрасывающего монету, то можно точно предсказать - “орел” будет или “решка”. К исходу первой трети 20 века физики обнаружили, что в событиях с участием электронов и других микрочастиц, вероятность оказалась первичной, не объяснимой каким-либо недостатком сведений. Такая вероятность получила название объективной случайности.

Для демонстрации квантовой вероятности используем электронную пушку с неизменным прицелом, то бишь, старинную пушку, но стреляющую современными электронами.

Рисунок Е.12.3

Поставим мишень, а перед ней — защитный экран с двумя отверстиями. Закроем сначала одно отверстие. Тогда каждое попадание электрона в мишень ясно скажет, что мы имеем дело с корпускулой: одно попадание — одна пробоина. Некоторый разброс попаданий, концентрирующихся вокруг точки М1, скажет о “не идеальности” пушки. Подобная картина густоты попаданий образуется, если закрыть другое отверстие. А что будет, если открыты оба? По законам физики XIX века (как и по законам арифметики) 1+2=3, где сложение — это наложение картинок. Однако физика XX века — физика квантовая — дала совсем иную картину. На что это похоже? На картину интерференции волн. Оказывается, об электроне нельзя даже думать, будто он прошел либо через первое отверстие, либо через второе!

Кентавра можно назвать комбинацией лошади и человека, а тут перед нами существо, в некоторых ситуациях неотличимое от лошади, а в других — от человека. В каких-то случаях электрон и другие микрочастицы ведут себя как частицы, а в каких-то случаях, как волны.

Итак, состояние частицы описывается -функцией. Как и в классической механике Ньютона, так и в квантовой механике существует свое универсальное уравнение, позволяющее определить .

Как ты уже догадался, аппарат квантовой механики основывается на непростой математике. Здесь предстоит работать с комплексными числами и функциями, операторами величин, матрицами и другими инструментами высшей математики.

Допустим, воспользовавшись уравнением Шредингера, мы определили волновую функцию микрочастицы, что дальше? Дальше открывается ряд других парадоксов квантовой механики, которым мы посвятим оставшуюся часть нашей лекции.

Если несколько частиц образуют систему, то такая система может быть описана единой волновой функцией. В этом случае частицы теряют свою индивидуальность, но взамен приобретают совместные характеристики. Такие частицы называются запутанными, а само явление – квантовая запутанность.

Мысленный эксперимент, демонстрирующий явление квантовой запутанности, связан с знаменитым котом Шредингера. Кот помещен в закрытый ящик, заглянуть внутрь которого мы не можем. Внутри ящика работает механизм, в основе которого лежит квантовое явление, например, распад ядра атома. Если атом распался – механизм убивает кота. Если атом остался цел – кот остается живым.

Рисунок Е.12.4

Согласно квантовой механики, состояние ядра атома описывается смешением двух его возможных состояний. Но что будет с котом, который не является представителем квантового мира? Он не жив, не мертв? Нет, он жив и мертв одновременно! Так есть ли жизнь в коробке?

Этот и подобные парадоксы послужили основой споров, продолжающихся, по сей день. Основной вопрос ставится так: когда система перестает существовать в виде смешения двух (или более) состояний и выбирает одно конкретное?

Существует две противоборствующие теории, дающие ответ на этот вопрос. Одна теория утверждает, что конкретное состояние определяется непосредственно измерением. Тогда, в этом случае говорят, что смешение волновых функций “коллапсирует” в одно из состояний. Другая же теория утверждает, что существует множество Вселенных, в каждой из которых действуют одни и те же законы природы, и им свойственны одни и те же мировые постоянные, но которые находятся в различных состояниях. Конечно, мысль о множестве параллельных вселенных может показаться чересчур фантастичной. Однако, толкование “первой” теории фантастично почти в той же мере, хотя - и в ином роде.

Квантовая физика оставляет тебе шанс выбирать русло твоего мировоззрения - от классического взгляда на мир и до множества параллельных миров. Выбор остается за тобой.

Новый оттенок квантовой физике придало открытие спина частиц. Оказывается, электрон не только состоит из энергии, “размазан” вокруг атома или в пространстве, квантово запутан с другими частицами, но еще и обладает вращением вокруг собственной оси, подобно тому, как вращается Земля, а мы наблюдаем смену дня и ночи.

Рисунок Е.12.5

Поскольку электрон обладает электрическим зарядом, то его вращение можно сравнить с микроскопическим кольцевым током, рождающим по известным законам магнитное поле. Магнитное поле характеризуется магнитным моментом – ориентацией полюсов магнитного поля в пространстве.

Первый опыт, позволивший наблюдать спин не только частиц, но и атомов, был проведен в 1922 году Отто Штерном и Вальтером Герлахом. В опыте пучок атомов серебра проходил через неоднородное магнитное поле двух магнитов разной формы. Далее пучок падал на фотопластинку, на которой экспериментаторы наблюдали не одну, как ожидалось, а две четкие полосы. Атомы в поле магнитов отклонялись двумя способами, соответствующими двум ориентациям магнитного момента.

Рисунок Е.12.6

Таков мир квантовой физики. Его реальность ошеломляет. Этого не понимают те, кто только привык пользоваться плодами квантовых технологий и квантовой инженерии в виде электронных устройств и других плодов науки. Но умный человек увидит глобальную проблему, связанную с принципом неопределенности, корпускулярно-волновым дуализмом, объективной вероятностью, квантовой запутанностью и многими другими законами квантовой физики, о которых можно говорить, но которые нельзя представить. Однако все квантовые парадоксы являются таковыми лишь с точки зрения классической науки и классического мировоззрения.

Теперь поговорим о квантовой физике с позиции теории КУББИТОВ.

Рисунок Е.12.7*

На рисунке схематично изображен  КУББИТ 11 уровня, состоящий из КУББИТОВ 10 уровня. Размеры КУББИТА 11 уровня составляют примерно 1 нм. Размеры КУББИТА 10 уровня составляют примерно 1 ангстрем (А). 

Мир физических объектов, описываемых классической физикой, принадлежит 11 уровню КУББИТОВ. Что стоит за этой принадлежностью?

Мир физических объектов, или ФИЗИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ реальности – это конечный уровень, с которым способно работать человеческое Сознание. Он же – наиболее изучен людьми. По-другому его можно было бы организовать миром 4-х органов чувств: осязанием, обонянием, слухом и вкусом. Почему не 5-ю, спросите вы? Потому что пятое чувственное восприятие мира – зрение, работает иначе, опирается на КВАНТОВЫЙ УРОВЕНЬ реальности, лежащий в основе ФИЗИЧЕСКОГО УРОВНЯ.

В основу физического описания мира закладывается рассмотрение вещества в виде частиц. Частицы представляют собой материальные объекты, обладающие механическими свойствами, подчиняющимися всем известным законам сохранения (энергии, импульса, момента). Примеры частиц: электроны - кванты электричества; протоны и нейтроны - кванты ядерного вещества; фотоны - кванты света; атомы и молекулы - кванты вещества и т.д.

Рисунок Е.12.8

Физическое или механическое описание мира не согласуется с экспериментом, подтверждающим наличие волновых свойств вещества. Согласно классическим представлениям, квант объединяет механические и волновые свойства, но это не так. В действительности же свойства пространства на ФИЗИЧЕСКОМ и КВАНТОВОМ уровне принципиально различны, и не рассматриваются в совокупности с позиции причинно-следственных связей. Подробнее обо всем ты узнаешь в следующих лекциях.

       Вопросы:

  1. Что такое квант?
  2. Что такое корпускулярно-волновой дуализм?
  3. Что такое квантовая механика?
  4. Что такое волновая функция?
  5. Почему квантовая механика называется волновой?
  6. Какой физический смысл волновой функции?
  7. Что такое объективная вероятность?
  8. Что такое квантовая запутанность?
  9. Что такое спин?
  10. Что такое физический уровень?
  11. Что такое квантовый уровень?
     

Практическое занятие:

Корпускулярно-волновой дуализм

Этот термин в физике появился с момента, когда ученые приняли решение объединить две различных природы частиц – корпускулярную (квантовую) и волновую. Обе природы подтверждаются проводимыми экспериментами.

Корпускулярная природа частиц

Корпускулярные характеристики:

 - импульс частицы

E – энергия частицы

Эксперименты:

Фотоэффект

Внешний фотоэффект

Опыт Штерна – Герлаха

Эффект Комптона

Корпускулярные свойства частиц проявляются при взаимодействии друг с другом и с веществом.

Волновая природа частиц

Волновые характеристики:

 - частота

 - длина волны

Эксперименты:

Опыт Девиссона-Джермера

Опыт Юнга

Опыты Фабриканта

Опыты по интерференции, дифракции и поляризации.

Волновые свойства частиц проявляются при распространении частиц.

Элементы квантовой механики

Квантовая механика изучает физику элементарных частиц, атомов, молекул и их коллективов. Линейные размеры объектов микромира порядка см. Основа квантовой механики: представление о дискретном характере энергии, и ее изменения в атомах и состояниях частиц микромира.

Все частицы, обладающие импульсом, обладают и волновыми свойствами, и их движение сопровождается некоторым волновым процессом.

Формула де Бройля, устанавливающая зависимость длины волны и импульс частицы:

 -постоянная Планка

 – волновой вектор, модуль которого равен волновому числу:

Волновое число показывает число длин волн, укладывающихся на 2  единицых длины. Формула де Бройля подтверждается опытами по рассеянию электронов и других частиц на кристаллах и по прохождению частиц сквозь вещества. Признаком волнового процесса во всех таких опытах является дифракционная картина распределения электронов или других частиц.

Энергия частиц связана с частотой по формуле:

В квантовой механике волны де Бройля имеют природу вероятности. Квадрат модуля амплитуды волны де Бройля в данной точке является мерой вероятности того, что частица обнаруживается в этой точке.

Дифракционные картины, которые наблюдаются в опытах, являются проявлением статистической закономерности, согласно которой частицы попадают в определенные места в приемниках – туда, где интенсивность волны де Бройля оказывается наибольшей. Частицы не обнаруживаются в тех местах, где, согласно статистической интерпретации, квадрат модуля амплитуды волны вероятности обращается в нуль.

В связи с принципом корпускулярно-волнового дуализма, рождается еще один принцип квантовой механики – принцип неопределенности. Это принцип, накладывающий ограничение на одновременное определение корпускулярных и волновых качеств частицы. Любая частица не может быть одновременно описана и как частица, и как волна.

 -стандартное отклонение координаты,  - стандартное отклонение импульса.

Это означает, что координата  может быть измерена с высокой точностью, но тогда импульс  будет известен только приблизительно, или наоборот будет известен импульс , а неопределенность координаты  возрастет.

Пример. Рассмотрим переменный во времени сигнал. Бессмысленно говорить о частотном спектре сигнала в какой-либо момент времени. Для точного определения частоты необходимо наблюдать за сигналом в течение некоторого времени, таким образом, теряется точность определения времени. Другими словами, звук не может иметь и точного значения времени, как, например, короткий импульс, и точного значения частоты, как, например, в непрерывном чистом тоне. Временное положение и частота волны во времени походят на координату и импульс частицы в пространстве.

Другая форма записи принципа неопределенности:

Опыты, подтверждающие корпускулярную природу частиц

Фотоэффект

Планк предположил, что свет излучается только квантовыми порциями. Эйнштейн предположил, что свет существует только в виде квантованных порций. Из закона сохранения энергии  и представлении света в виде частиц, следует формула Эйнштейна для фотоэффекта:

 – работа выхода (максимальная энергия, необходимая для удаления электрона из вещества).

Кинетическая энергия вылетающего электрона:

 - энергия падающего фотона.

Рисунок Е.12.9

При освещении выделенным пучком монохроматического света электроны “отрывались” от металлического образца и двигались к аноду.

Внешний фотоэффект

Фотоэлектронная эмиссия – испускание электронов веществом под действием электромагнитных излучений. Электроны, вылетающие из вещества при внешнем фотоэффекте, называются фотоэлектронами, а электрический ток, образуемый ими при упорядоченном движении во внешнем электрическом поле, называется фототоком.

Закон Столетова: число фотоэлектронов, выбиваемых с катода за 1 с прямо пропорционально интенсивности излучения.

Для данного фотокатода максимальная начальная скорость фотоэлектронов зависит от частоты распространяющихся электромагнитных колебаний и не зависит от его интенсивности.

Для каждого фотокатода существует красная граница фотоэффекта, то есть минимальная частота электромагнитного излучения, при которой фотоэффект еще возможен.

Внутренний фотоэффект

Этот эффект заключается в перераспределении электронов по энергетическим состояниям в твердых и жидких полупроводниках и диэлектриках, происходящее под действием излучений. Он проявляется в изменении концентрации носителей зарядов в среде и приводит к возникновению фотопроводимости.

Опыт Штерна – Герлаха

Опыт подтвердил наличие у атомов спина и факт пространственного квантования направления их магнитных моментов.

Опыт состоял в следующем: пучок атомов серебра пропускали через сильно неоднородное магнитное поле, создаваемое мощным постоянным магнитом. При прохождении атомов через это поле, в силу обладания ими магнитных моментов, на них действовала, зависящая от проекции спина на направление магнитного поля, сила, отклонявшая летящие между магнитами атомы от их первоначального движения. Причем, если предположить, что магнитные моменты атомов ориентированы хаотично, то тогда на расположенной далее по  направлению движения атомов пластинке должна была появиться размытая полоса. Однако вместо этого на пластинке образовались две достаточно четкие узкие полосы, что свидетельствовало в пользу того, что магнитные моменты атомов пучка принимали лишь два определенных значения, что подтверждало предположение квантово-механической теории о квантовании магнитного момента атомов.

Позднее с аналогичными результатами были проделаны опыты для пучков атомов других металлов, а так же пучков протонов и электронов. Эти опыты доказали существование магнитного момента у рассмотренных частиц и показали их квантовую природу, явив собой доказательство постулатов квантовой теории.

Эффект Комптона

Это явление изменения длины волны электромагнитного излучения вследствие рассеивания его электронами. Эффект обнаружен в 1923 году для рентгеновского излучения. Для рассеяния на покоящемся электроне частота рассеянного фотона:

 – угол рассеяния (угол между направлениями распространения фотона и после рассеяния).

В длинах волн:

Комптоновская длина волны электрона:

Рисунок Е.12.10

Уменьшение энергии фотона после комптоновского рассеяния называется комптоновским сдвигом. С точки зрения классической физики электромагнитная волна является непрерывным объектом и, в результате рассеяния на свободных электронах, изменять свою длину волны не должна. Эффект Комптона является прямым доказательством квантования электромагнитной волны, другими словами подтверждает существование фотона.

Опыты, подтверждающие волновую природу частиц

Опыт Девиссона-Джермера

Физический эксперимент по дифракции электронов, проведенный в 1927 году.

Проводилось исследования отражения электронов от монокристалла никеля. Установка включала в себя монокристалл никеля, ошлифованный под углом, и установленный на держателе. На плоскость шлифа направлялся перпендикулярно луч монохроматических электронов. Скорость электронов определялась напряжением U на электронной пушке:

Под углом  к падающему пучку электронов устанавливался цилиндр Фарадея, соединенный с чувствительным гальванометром. По показаниям гальванометра определялась интенсивность отраженного от кристалла электронного пучка. Вся установка находилась в вакууме. В опытах измерялась интенсивность рассеяния кристаллом электронного пучка в зависимости от угла рассеяния, от азимутального угла, от скорости электронов в пучке.

Рисунок Е.12.11

Опыты показали, что имеется ярко выраженная селективность рассеяния электронов. При различных значениях углов и скоростей, в отраженных лучах наблюдаются максимумы и минимумы интенсивности. Условие максимума:

 - постоянная кристаллической решетки.

Рисунок Е.12.12

Таким образом, наблюдалась дифракция электронов на кристаллической решетке монокристалла.

Опыт Юнга

Юнг наблюдал явление интерференции света, путем разделения монохроматического пучка света на два точечных источника.

Пучок света пропускался через экран с одним отверстием, чтобы выделить точечный источник сферической волны света. Затем свет проходил через экран с двумя отверстиями, что создавало два точечных источника излучения.

Рисунок Е.12.13

В результате наложения света от двух источников на третьем экране наблюдалась картина интерференции (наложения) волн света с ярко выраженными минимумами и максимумами излучения.

Состав радиоактивного излучения атомов

Эрнест Резерфорд опытным путем обнаружил три типа излучения радиоактивного вещества.

Пучок радиоактивного излучения пропускался через магнитное поле, создаваемое между разноименными полюсами магнитов.

Рисунок Е.12.14

Под воздействием магнитного поля пучок излучения делился на 3:

Альфа-излучение, несильно отклоняющееся в магнитном поле.
Бета-излучение – сильно отклоняющееся в магнитном поле.
Гамма-излучение – не отклоняющееся в магнитном поле.

По отклонению лучей выяснялся знак заряда излучаемых частиц. Альфа-излучение – это “тяжелые” положительно заряженные частицы. Бета-излучение – это “легкие” положительно или отрицательно заряженные частицы, Гамма-излучение – электронейтральные частицы.

Опыт Резерфорда

Опыт Резерфорда не ставил собой цель обнаружить структуру атомов вещества. Это получилось случайно, в результате анализа проведенного “постороннего” эксперимента.

Рисунок Е.12.15

Радиоактивный источник испускал альфа-частицы. Пучок альфа-частицы падал на тонкую золотую фольгу, в результате чего происходило рассеяние частиц на атомах золота. За фольгой располагался люминесцентный экран, который светился при попадании в него альфа-частиц.

По статистике рассеяния Резерфорд сделал вывод, что положительный заряд атома сосредоточен в его ядре, что объясняло почти упругое отклонение альфа-частиц на большие углы.

В результате чего в сознании людей надолго укрепился образ “планетарной” модели атома:

Рисунок Е.12.16

Однако от названия “планетарная” осталась только память предположения ее открывателя. Современная квантовая физика изменила, изначально предполагающуюся Резерфордом модель,  до неузнаваемости.



Поделиться:

Пожалуйста, оставьте свои комментарии:














Другие книги авторов:

Летопись МидГаРАД Теория Куббитов РАДоМИР - Книга Слави РАДоМИР - Книга Яви РАДоМИР - Книга Веды
РАДоМИР - Книга Здрави РАДоМИР - Книга Прави РАДоСВЕТ - Книга Рода РАДоСВЕТ - Книга Души Новый Человек - СНОВИДЕНИЕ

designed by hyWEB

Радесь © 2008 - 2016