많은 물리학 자들은 원자의 구조를 설명하려고 시도했습니다. J.J. Thomson은 먼저 원자 구조의 모델을 제안했습니다. 이 모델은 자두 푸딩과 유사한 원자의 구조를 고려했습니다. 그러나 그의 모델은 원자에서 특정 중요한 요소를 설명하지 못했습니다. 어니스트 러더 포드는 유명한 영국 물리학 자였습니다. 그는 Thomson 모델과 모순되는 모델을 제안했습니다. Rutherford는 Alpha Ray Scattering 실험을 수행하여 원자의 구조를 이해했습니다. 알파 레이 산란 실험 노트에 대한 다음 섹션에서는 주제에 대한 철저한 이해를 제공합니다.
자두 푸딩과 원자의 행성 모델의 구별
| PO. | Rutherford 's Model
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- 이 모델에 따르면 원자의 전자는 고정되어 있습니다.
| - 원자의 전자는 고정 궤도에서 연속적인 움직임 상태에 있습니다.
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- 이 모델에 따르면, 전자는 양의 코어 내에 존재합니다.
| - 이 모델에 따르면, 전자는 고정 된 원형 경로에서 핵 주위를 움직입니다.
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| - 결과는 실험을 통해 실질적으로 제공되었습니다.
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- 이 모델은 원자에서 핵에 대한 특정 정보를 제공하지 않았습니다.
| - 이 모델은 원자의 양으로 하전 된 코어에 대한 많은 정보를 제공했습니다.
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- 이 모델에 따르면 대부분의 원자는 양전하로 채워집니다.
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러더 포드의 원자 모델
Rutherford는 원자의 구조에 대한 다음 결론을 내렸다. 이것은 그가 고전적인 실험을 수행 한 후였습니다.
어니스트 러더 포드의 원자 모델에 따르면 :
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작고 집중적이며 긍정적으로 하전 된 핵이 있습니다
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모든 질량은 집중되어 있습니다
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전자는 가볍고 음전 하전
입니다
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전자는 매우 빠른 속도로 회전합니다
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전자 경로는 궤도라고합니다
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도 행성 모델
라고도합니다
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원자에는 주로 공간이 있습니다
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전자 경로를 예측할 수 있습니다
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전자와 핵은 강한 힘으로 함께 뭉개집니다
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전체 원자는 전기적으로 중립적입니다
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원자의 핵 모델이라고도합니다.
Ernest Rutherford의 알파 레이 산란 실험
100 nm 두께의 얇은 금 시트가 사용되었습니다. 매우 얇은 층이 필요했기 때문에 선택되었습니다. 𝛂 입자의 고 에너지 광선이 폭격되었습니다. 𝛂 입자는 이중으로 하전되는 헬륨 이온입니다. 이 입자의 질량은 약 4μ입니다. 그들은 상당한 양의 에너지를 가지고 있습니다. 방사성 소스에 의해 제공되었습니다. 호일 주위에 아연 황화물 스크린이 사용되었다. 입자의 편향을 관찰하기 위해 수행되었다. Rutherford는 원자에 전자의 배열을 알고 싶어했습니다. 그는 금 포일과의 상호 작용 후 the 입자의 경로를 연구했습니다.
실험에서의 관찰
Rutherford의 Alpha Ray 산란 실험에서 중요한 관찰은 다음과 같습니다.
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대부분의 𝛂 입자의 대부분은 골드 시트에 의해 통과되는 대부분의 입자가 편향되지 않습니다.
추론 :
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금 시트에 의해 매우 작은 각도로 수정되는 입자는 거의 없습니다.
추론 :
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원자의 양전하가 응축됩니다.
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원자에 균일하게 분포되어 있지 않습니다.
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큰 각도로 벗어나거나 반등 한 입자는 거의 없습니다.
추론 :
실험의 한계
추론 :
원자의 안정성을 설명 할 수 없습니다.
추론 :
Rutherford의 이론은 불완전했습니다.
알파 레이 산란 실험을위한 중요한 공식
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산란 된 알파 입자의 수는
에 의해 주어집니다.
n ∝ 1 sin4 (𝜃/2)
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n/t =상수, 여기서
n =방향으로 산란 된 알파 입자의 수
t =포일 두께
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알파 입자가 도달 할 수있는 핵과 가장 가까운 거리는 R0에 의해 주어졌습니다. 이것은 가장 가까운 접근법의 거리라고합니다. 또한 초기 운동 에너지는 잠재적 에너지로 변형됩니다. 접근의 가장 가까운 거리와 운동 에너지 사이의 관계는
에 의해 주어집니다.
r0 =4kze2/mv2
결론
Rutherford의 알파 산란 실험에서 그는 양으로 하전 된 입자로 구성된 매우 작은 조밀 한 영역을 발견 하여이 부분 핵을 지명했습니다. 금 시트 위에 알파 입자를 산란 후, 대부분의 입자가 금 포일을 똑바로 통과하고 편향이없는 것으로 관찰되었다. 이것으로부터, 원자의 대부분의 공간은 비어 있다고 결론 지을 수 있습니다. Maxwell 전자는 전자기 방사선을 방출합니다. 그러나 우리가 Rutherford의 원자 모델을 살펴보면 전자가 전자기 방사선을 방출하면 붕괴되어 점차 축소됩니다. 따라서 전자는 가속화 된 전자 전자로 인해 지속적으로 에너지를 잃게됩니다. 이것은 Rutherford의 원자 모델의 주요 단점입니다.
