Пред.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320 321 322 323 324 325 326 327 328 329 330 331 332 333 334 335 336 337 338 339 340 341 342 343 344 345 346 347 348 349 350 351 352 353 354 355 356 357 358 359 360 361 362 363 364 365 366 367 368 369 370 371 372 373 374 375 376 377 378 379 380 381 382 383 384 385 386 387 388 389 390 391 392 393 394 395 396 397 398 399 400 401 402 403 404 405 406 407 408 409 410 411 412 413 414 415 416 417 418 419 420 421 422 423 424 425 426 427 428 429 430 431 432 433 434 435 436 437 438 439 440 441 442 443 444 445 446 447 448 449 450 451 452 453 454 455 456 457 458 459 460 461 462 463 464 465 466 467 468 469 470 471 472 473 474 475 476 477 478 479 480 481 482 483 484 485 486 487 488 489 490 491 492 493 494 495 496 497 498 499 500 501 502 503 504 505 506 507 508 509 510 511 512 513 514 515 516 517 518 519 520 521 522 523 524 525 526 527 528 529 530 531 532 533 534 535 536 537 538 539 540 541 542 543 544 545 546 547 548 549 550 551 552 553 554 555 556 557 558 559 560 561 562 563 564 565 566 567 568 569 570 571 572 573 574 575 576 577 578 579 580 581 582 583 584 585 586 587 588 589 590 591 592 593 594 595 596 597 598 599 600 601 602 603 604 605 606 607 608 609 610 611 612 613 614 615 616 617 618 619 620 621 622 623 624 625 След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO
ЧАСТЬ ПЯТАЯ. АТОМНАЯ ФИЗИКАГЛАВА VIII. СТРОЕНИЕ АТОМА И ТЕОРИЯ БОРА§ 54. Исторические сведенияВ 70-х годах прошлого столетия Максвелл в статье для энциклопедии писал: «Атом есть тело, которое нельзя рассечь пополам», и далее подчеркивал, что по господствующему мнению, которое он вполне разделяет, ни при каких процессах, вплоть до космических катастроф, не происходит разрушения атомов и изменения их числа. Всегда считалось очевидным, что протяженность бесконечно делима, но в отношении атома предполагалось, что атомы являются или точечными центрами сил (такое учение об атомах было развито Лейбницем, Кантом и наиболее подробно Босковичем), или же атомы являются ничтожно малыми абсолютно упругими тельцами, существующими вечно в неизменном виде, как «кирпичи мироздания», которые бесполезно представлять себе расчленяемыми на части, так как они по природе своей ни в каких реально возможных явлениях не разрушаются и не создаются (такое понимание атомов сложилось в результате развития учения Демокрита, Гассенди, Лесажа). Таким образом, почти до начала XX в. атом понимали не только как химический предел делимости веществ (количественный процесс деления при рассечении атома приводит к коренному, качественному преобразованию свойств), но считали атомы принципиально неразрушимыми. В связи с этим вопрос о строении атома казался выходящим за пределы физики. Считали, что все явления должны объясняться соударениями и взаимодействиями атомов и что нет явлений, изучение которых могло бы раскрыть строение атомов. Для теоретической физики прошлого века было характерно стремление к синтезу механистической атомистики (кинетической теории газов) с динамической атомистикой, которая постепенно приобретала все более обоснованное содержание в учении об электрической природе молекулярных сил и сил химического сродства. Основа для такого синтеза была дана теорией Фарадея — Максвелла о первенствующей роли среды во всех электромагнитных явлениях, включая явления в абсолютном вакууме. На этой новой почве возродилось декартово стремление рассматривать все процессы, силы и свойства тел как проявление движения атомов и скрытых движений в эфире. Многие факты указывали на органическую связь электронов с атомами: это стало очевидным из законов электролиза, из опытов с катодными и анодными лучами (открытыми соответственно в 1869 и 1886 гг.), из опытов Столетова по фотоэффекту (1888 г.), из опытов с рентгеновыми лучами (открытыми в 1895 г.). В те же годы вследствие быстрого развития электротехники (применения с 1891 г. линий электропередач трехфазного тока, электрификации заводов, распространения в городах электрического освещения, телеграфной связи и т. п.) создалось такое положение, что в истолковании электронных процессов физика начала заметно отставать от потребностей практики. Обнаружился главный недостаток теории — отсутствие ясного понимания связи электричества с атомами химических веществ. Этот недостаток теории остро ощущался также в области применения физики для объяснения химических явлений. Открытие Д. И. Менделеевым периодической системы элементов подняло химию на новую ступень развития и вместе с тем показало, что, несмотря на неизменяемость атомов в химических реакциях, все основные химические свойства атомов (и в особенности их валентность) закономерно определяются структурой атомов. Предположение об электрическом строении атомов впервые было высказано Вебером (в 1862, 1871, 1875 гг.) и развито в 80-х и 90-х годах Лорентцем. Но опытные данные, пригодные для обоснованного суждения о строении атома, еще отсутствовали. С последних лет прошлого столетия все исследования, которые могли прояснить строение атома, стали привлекать особое внимание физиков. Это привело на рубеже нашего века к ряду важных открытий. В 1896 г. французский физик А. Беккерель обнаружил существование особых лучей — радиоактивного излучения, испускаемых постоянно и независимо от внешних условий соединениями урана. Через два года супруги М. Склодовская-Кюри и П. Кюри открыли аналогичное излучение у тория, радия и полония.
Рис. 213. Отклонение радиоактивных лучей в магнитном поле (линии поля перпендикулярны к чертежу и направлены от нас). В 1903 г. Резерфорд и Содди выдвинули теорию радиоактивного распада атомов. К этому времени уже было установлено, что наблюдаемые при явлениях радиоактивности альфа-лучи представляют поток положительных, дважды ионизированных атомов гелия (как стало ясно позже — ядер гелия); бета-лучи — поток электронов (скорости их впервые были измерены Кауфманом в 1901 г. методом отклонения в магнитном поле; т. II, § 67); гамма-лучи — электромагнитные волны с длиной волны меньшей, чем у самых жестких рентгеновых лучей. В те же годы выяснилось, что радиоактивные лучи (в особенности Было показано также, что интенсивность радиоактивного излучения не изменяется при нагревании или охлаждении радиоактивного вещества, не зависит от давления, электризации, намагничивания и не изменяется даже при химических реакциях (например, хлористый радий можно заменить бромистым, углекислым и т. д.— радиоактивность остается одинаковой при одинаковом содержании радия). На основе изучения электрических явлений и радиоактивности к первым годам XX в. считалось доказанным, что: 1) внутри атома заключены электроны; 2) силы взаимодействия атомов и молекул (за исключением всемирного тяготения) имеют электрическое происхождение и 3) существует сходство в материальной основеатомов такое, что атом одного элемента может превращаться в атом другого элемента. Оставалось, однако, неясным, какую роль играет во внутреннем строении атома положительное электричество. Никакая совокупность точечных положительных и отрицательных зарядов, связанных взаимодействием только по закону Кулона, не может ни при каком расположении зарядов оказаться устойчивой системой» Можно доказать в самом общем виде, что если бы при некотором расположении зарядов силы притяжения и отталкивания между всеми зарядами оказались уравновешенными, то малейший сдвиг одного из зарядов уже безвозвратно нарушил бы равновесие (теорема Ирншоу). Учитывая это и стремясь к наибольшей простоте в гипотезе о строении атома, Кельвин в 1902 г. предположил что положительный заряд атома распределен с равномерной плотностью по объему атома.
Рис. 214. Расположение магнитиков в опытах Майера. Расчеты Кельвина показали, что внутриатомные электроны вследствие взаимного отталкивания и притяжения к центру атома должны были бы образовать несколько групп в виде концентрических слоев. Модель атома Кельвина была видоизменена Дж. Дж. Томсоном, который, сохранив гипотезу Кельвина о равномерном распределении положительного электричества, предположил, что электроны движутся по орбитам. Томсон показал, что по законам классической электродинамики количество излучаемой электронами энергии должно было бы зависеть от степени урегулированности вращения электронов больше, нежели от их скорости. Излучения не было бы совершенно, если бы электроны на орбите были расположены так тесно, что образовали бы непрерывное кольцо отрицательного электричества. В течение 10 лет теория Дж. Дж. Томсона пользовалась общим признанием. На почве этой первой модели атома было разработано учение о внутриатомных вибраторах, разъяснявшее сложный характер явлений дисперсии и поглощения света, возникло учение о поляризации атомов, был понят физический смысл диэлектрической постоянной, предсказано существование изотопов.
|
1 |
Оглавление
|