ffl 2e " # p Figura 1 Folosind figura de mai sus putem explica οsi evalua cantitativ procesul de ^ mpr aοstiere a particulelor ff. Consider am c a sar

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "ffl 2e " # p Figura 1 Folosind figura de mai sus putem explica οsi evalua cantitativ procesul de ^ mpr aοstiere a particulelor ff. Consider am c a sar"

Ὡρος Μακρή
5 χρόνια πριν
Προβολές:

1 Lucrarea 9 : Studiul modelului atomic al lui Rutherford 1 Consideratοii teoretice Dup a ce s-a stabilit c a ^ n atom sunt sarcini electrice atentοia a a fost ^ ndreptat a asupra formul arii unui model de atom care s a explice fenomenele observate spectroscopic. Toate modelele propuse au considerat c a atomul este neutru din punct de vedere electric. Primul model atomic, propus de J.J.Thomson (1903), presupunea atomul format dintr-o sarcin a pozitiv a, uniform distribuit a ^ ntr-o sfer a deraz a egal a cu raza atomului (ο [m]), iar electronii sunt distribuitοi aleator ^ n cuprinsul aceleiaοsi sfere astfel ca sarcina total a a atomului s a fienul a (modelul cozonac cu stafide). Studiul ^ mpr aοstierii particulelor rapide prin substantο a a condus la concluzia c a sarcina pozitiv a aatomului este concentrat a ^ ntr-un volum de raz a mai mic a dec^at < [m] (Lenard, 1903). Rutherford, Geiger οsi Marsden au studiat ^ mpr aοstierea particulelor ff (atomi de Heliu dublu ionizatοi) pe atomii din folii metalice subtοiri οsi au observat c a num arul particulelor ff ^ mpr aοstiate depinde de unghiul de ^ mpr aοstiere. Acest mod de ^ mpr aοstiere nu putea fi explicat a de modelul Thomson. Ca urmare Rutherford a elaborat, ^ n 1911, modelul care-i poart a numele, model ^ n care atomul are o structur a granular a, toat a sarcina pozitiv a οsi aproape toat a masa acestuia este localizat a ^ ntr-o regiune de ordinul ο [m], numit a nucleul atomului, ^ n restul volumului atomului fiind plasatοi electronii ce asigur a neutralitatea electric a a acestuia. ^In experimentele dedicate studiului atomului s-a trimis un fascicul de particule ff de aproximativ 7MeV spre proba luat a^ n studiu οsi s-a constatat c a acestea sunt ^ mpr aοstiate ^ n intervalul unghiular 0 Ξ ß. Oschem a aunui astfel de experiment, ^ n care am notat cu p parametrul de impact, adic a distantοa la care trece particula ff, de sarcin a 2e, denucleul-tοint a cu sarcina Ze este prezent a ^ n Figura 1 1

2 ffl 2e " # p Figura 1 Folosind figura de mai sus putem explica οsi evalua cantitativ procesul de ^ mpr aοstiere a particulelor ff. Consider am c a sarcina nucleului ^ mpr aοstietor este Zeοsi cum acesta este mult mai greu decât particula ff cu sarcina 2e consider am un sistem de referintο a cu originea ^ n nucleul-tοint a. Folosind formalismul lagrangean οsi lucrând ^ n coordoante polare (nu vom face aceste calcule) se determin a unghiul de ^ mpr aοstiere a particulei ff ^ n functοie de parametrul de impact, p, energia cinetic a " c a acesteia οsi sarcina nucleului-tοint a Ze tg 2 = ffl Ze ~r Ze2 4ß" 0 " c p : (1) Ajungând la concluzia c a regiunea cu sarcin a pozitiv a este foarte mic a, Rutherford a elaborat un model de atom format dintr-un nucleu ^ n care este concentrat a sarcina pozitiv aοsi aproape toat a masa atomului, iar electronii cu sarcin a negativ a οsi mas a mult mai mic a decât a nucleului, ce "graviteaz a" ^ n jurul nucleului, aοsa numitul model planetar. S a discut am putοin acest model. Consider am atomi cu un singur electron periferic, aοsa numitοii atomi hidrogenoizi, cu sarcina Ze οsi electronul miοscându-se pe o orbit a circular a de raz a ρ, orbit a pe care fortοa centrifug a este echilibrat a de fortοa deatractοie electrostatic a m 0 v 2 ρ = Ze2 4ß" 0 ρ 2 : (2) Calcul am energia cinetic a οsi energia potentοial a a electronului οsi obtοinem " c = m 0v 2 2 = Ze2 4ß" 0 2ρ ; (3) respectiv, U(r) = Ze2 4ß" 0 ρ : (4) 2

3 Energia total a este dat a de relatοia " = " c + U(r) = Ze2 4ß" 0 2ρ : (5) Electronul ^ n miοscarea lui pe orbit a ^ n jurul nucleului, conform legilor fizicii clasice, are o acceleratοie centripet a. Fiind ^ n miοscare accelerat a electronul va radia energie electromagnetic a micοsor^andu-οsi energia, fapt ce ar conduce la micοsorarea razei traiectoriei lui οsi ^ n final la c aderea electronului pe nucleu. Adic a un astfel de model este instabil din punct de vedere electromagnetic. Pentru ^ nl aturarea instabilit atοii evidentοiate mai sus, Niels Bohr a propus ^ n 1913 un alt model, ce ^ i poart a numele. 2 Modul de lucru Efectuarea lucr arii const a ^ n : 1. rularea unui program scris ^ n TP-7 ce propune studiul uneia sau a mai multor traiectorii dup a meniul de mai jos : (a) o singur a traiectorie (1); (b) mai multe traiectorii dup a num arul atomic Z (2); (c) mai multe traiectorii dup a energia W (3); (d) mai multe traiectorii dup a parametrul de impact p (4) ; 2. solutοionarea ^ ntreb arilor din testele ce vor fi oferite celor care efectueaz a lucrarea. 3

4 STUDIUL MODELULUI ATOMIC AL LUI RUTHERFORD Testul Nr.1 1. Particulele ff din experimentul Rutherford interactοioneaz a cu nucleele prin fortοe : (a) de frecare; (b) electrolitice; (c) electrostatice. 2. Parametrul de ciocnire p reprezint a : (a) raza atomului; (b) raza nucleului; (c) distantοa la care ar trece particula ff fatο a de centrul nucleului dac a nu ar fi deviat a de la directοia initοial a. 3. Cu c^at parametrul de ciocnire este mai mare unghiul de ^ mpr aοstiere este mai mic deoarece : (a) sarcina nucleului scade cu creοsterea parametrului de ciocnire; (b) sarcina nucleului creοste cu creοsterea parametrului de ciocnire; (c) energia de interactοiune dintre particula ff οsi nucleu este mai mic a. 4. Unghiul de ^ mpr aοstiere a particulei ff : (a) creοste cu sarcina nucleului; (b) creοste cu parametrul de ciocnire; (c) scade cu viteza particulei. 5. Modelul Rutherford al atomului presupune c a : (a) sarcina pozitiv a este concentrat a ^ ntr-un volum mic ^ n centrul atomului (nucleu), electronii miοsc^andu-se pe traiectorii circulare ^ n jurul acestuia; (b) sarcina pozitiv a este distribuit a uniform ^ n tot volumul atomului ca οsi sarcina negativ a; (c) atomul este format din dou a regiuni disjuncte, una cu sarcina pozitiv a οsi una cu sarcin a negativ a (tip "halter a"). 4

5 STUDIUL MODELULUI ATOMIC AL LUI RUTHERFORD Testul Nr.2 1. Experientοele lui Rutherford au urm arit s a determine : (a) raza atomului; (b) distributοia sarcinii electrice ^ n atom; (c) parametrul de ciocnire. 2. Traiectoriile particulelor ff ^ n câmpul nucleelor sunt : (a) parabole; (b) hiperbole; (c) elipse. 3. Când parametrul de ciocnire este cuprins ^ ntre Ξ10 14 [m], particulele ff sunt : (a) deviate ^ nainte; (b) nedeviate; (c) deviate la Π=3. 4. Raza nucleului este de ordinul: (a) ο [m]; (b) ο [m]; (c) ο [m]. 5. Modelul atomic al lui Thompson presupune : (a) sarcina pozitiv a este concentrat a ^ ntr-un volum mic ^ n centrul atomului (nucleu), electronii miοscându-se pe traiectorii circulare ^ n jurul acestuia; (b) sarcina pozitiv a este distribuit a uniform ^ n tot volumul atomului ca οsi sarcina negativ a; (c) sarcina pozitiv a este distribuit a uniform ^ n tot volumul atomului, iar electronii sunt distribuitοi aleator ^ n acest volum. 5

Σχετικά έγγραφα

Aplicaţii ale principiului I al termodinamicii la gazul ideal

Aplicaţii ale principiului I al termodinamicii la gazul ideal Principiul I al termodinamicii exprimă legea conservării şi energiei dintr-o formă în alta şi se exprimă prin relaţia: ΔUQ-L, unde: ΔU-variaţia