Главная > Курс физики. Том III. Оптика, атомная физика, ядерная физика
НАПИШУ ВСЁ ЧТО ЗАДАЛИ
СЕКРЕТНЫЙ БОТ В ТЕЛЕГЕ
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
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 ФИЗИКА

ГЛАВА VIII. СТРОЕНИЕ АТОМА И ТЕОРИЯ БОРА

§ 54. Исторические сведения

В 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 -лучи) вызывают сильную ионизацию воздуха и других газов и оказывают (в особенности и -лучи) глубокое физиологическое действие на живые организмы (смертоносны при больших дозах облучения) (рис. 213).

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
email@scask.ru