§ 56 Радиоактивность. Модели атомов
Идея о существовании мельчайших неделимых частиц — атомов — была выдвинута ещё древнегреческими мыслителями Левкиппом и Демокритом. Однако к XIX веку стало ясно, что атом вовсе не является простой, неделимой частицей: внутри него существует сложная структура.
В 1896 году Анри Беккерель обнаружил необычное явление: соли урана испускали невидимое излучение даже без внешнего воздействия. Так было открыто явление радиоактивности. Позднее выяснилось, что радиоактивностью обладают и другие элементы, например радий.
Виды радиоактивных излучений
Исследования Эрнеста Резерфорда показали, что радиоактивное излучение включает три составляющих:
- α-излучение — потоки положительно заряженных частиц, представляющих собой ядра гелия;
- β-излучение — поток электронов, несущих отрицательный заряд;
- γ-излучение — электромагнитные волны чрезвычайно высокой частоты.
Эти открытия убедительно доказали, что атом имеет внутреннее строение и состоит из заряженных частиц.
Первые модели атома
Джозеф Томсон разработал одну из первых моделей атома. Он предполагал, что положительный заряд распределён по всему объёму атома, а внутри находятся электроны — словно «изюм в пудинге». Эта модель объясняла наличие зарядов, но не могла описать результаты будущих экспериментов.
Планетарная модель Резерфорда
В 1911 году Резерфорд провёл знаменитые опыты по рассеянию α-частиц при прохождении их через тонкие металлические фольги. Результаты оказались неожиданными: большая часть частиц проходила сквозь вещество, но некоторые резко отклонялись.
На основе этих наблюдений Резерфорд сделал вывод:
- атом содержит маленькое, очень плотное, положительно заряженное ядро;
- электроны движутся вокруг ядра;
- суммарный заряд ядра и электронов компенсируется, поэтому атом в целом электрически нейтрален.
Эта ядерная (или планетарная) модель стала фундаментом современного представления о строении атома.