Atom fiZİkasinin əsaslari tomson və Rezerford modelləri

ATOM FİZİKASININ ƏSASLARI

Tomson və Rezerford modelləri

Hələ qədim zamanlarda (Demokrit, Epikur,Lukresiy) atomun maddənin bölünməz ən kiçik hissəciyi olduğu haqqında baxışlar formalaşmışdır (“atomos” - parçalanmayan). XIX əsrin axırlarında atomun quruluşunun mürəkkəbliyi haqqında məlumatlar yarandı. Sonralar elektron, fotoeffekt hadisəsi, xətti spektrlər, radioaktivlik hadisələri və s. kəşv edildi.
1903 –cü ildə C.C.Tomson atomun modelini təklif etdi. Həmin modelə görə, atom, radiusu təqribən 10^-10 m olan şar formasında olub, fasiləsiz müsbət yüklə yüklənmiş və daxilində tarazlıq vəziyyəti ətrafında rəqs edən elektronlardan ibarətdir. Sferanın müsbət yükünün cəmi elektronların yükünə bərabər olduğundan atom neytraldır (şəkil 15).
1911-ci ildə ingilis fiziki E.Rezerford maddədə - hissəciklərin səpilmə təcrübəsi əsasında atomun nüvə modelini təklif etdi (şəkil 16).Alfa hissəciklər – müsbət yüklə yüklənmiş, yükü 2e və kütləsi elektronun kütləsindən 7300 dəfə böyük hissəgikdir.Rezerford, qalınlığı l mkm olan qızıl təbəqədən - hissəciyin keçməsini tədqiq etmişdir. Müəyyən etmişdir ki, onların əsas hissəsi cüzi yerdəyişməyə məruz qalır, bəziləri (təqribən 20 000-dən biri) ilkin istiqamətindən böyük bucaq altında meyl edirlər (hətta 180°). Alfa hissəciklərin belə meyli onların müsbət yüklü böyük kütləli yüklə qarşılıqlı təsiri səbəbindən ola bilər, belə ki, daha - hissəciklərin az hissəsinin çox böyük meylə məruz qalması isə , müsbət yükün atomun mərkəzində , atomun həcminə nisbətən kiçik həcmdə toplandır.
Nüvə modelinə əsasən, yükü Ze olan müsbət yüklü nüvə ətrafında ölçüsü 10^–15—10^–14 м və kütləsi praktiki olaraq atomun kütləsinə bərabər, xətti ölçüləri ~ 10^-10 m olan qapalı orbit boyunca hərəkət edən elektronlar, atomun elektron qatını yaradırlar. Atom neytraldır, nüvədəki müsbət yüklərin sayı elektronların sayına bərabərdir, yəni nüvə ətrafında Z elektron fırlanmalıdır.
Fərz edək ki, elektron nüvə ətrafında radiusu r-olan dairəvi orbit boyunca hərəkət edir. Nüvə və elektron arasında qarşılıqlı təsiri xarakterizə edən kulon qüvvəsi elektrona mərkəzəqaçma təcili verir, onda Nyütonun II qanununa əsasən yazmaq olar:
, (24)
burada т_e və — r- radiuslu orbitdə elektronun kütləsi və sürətidir, ₀ — elektrik sabitidir.Axırıncı ifadədən alınır ki, məsələn: hidrogen atomu üçün (Z=1)- r10^–10 m orbitdə elektronun hərəkət sürəti   10⁶ m/s, onun təcili ²/r  10²² m/s.
Təcilli hərəkət edən yük, klassik elektrodinamikaya uyğun olaraq, elektromaqnit dalğası şüalandırdığından, o, fasiləsiz enerji itirir. Bu səbəbdən elektron nüvəyə yaxınlaşmalıdır, və nəticədə onun üzərinə düşməlidir.Ona görə də Rezerford atomu daynaqsız sistem olduğundan həqiqətə zidd olur.Klassik fizika əsasında atomun modelini qurmaq cəhdləri müvəffəqiyyət qazanmamışdır:Tomson modeli Rezerford təcrübələri ilə inkar edilmişdir, nüvə modeli elektrodinamikaya görə dayanaqsızdır və təcrübi faktlara ziddir.Bu çətinlikləri aradan götürmək üçün atomun yeni nəzəriyyəsi – kvant nəzəriyyəsi yaradılmalıdır.
Seyrəkləndirilmiş qazların şüalanma spektrlərinin (ayrı-ayrı atomların şüalanma spektrləri) tədqiqi göstərdi ki, hər bir qaza müəyyən xətti spektr, yəni ayrıca spektral xətlərdən və ya yaxın yerləşmiş xətlər qrupundan ibarət spektr xasdır, Daha sadə olan hidroğen atomunun spektri ən yaxşı öyrənilmiş hesab edilir. Şəkil 17-də hidroğen atomunun spektrin görünən oblastında şüalanma və udma spektrləri təsvir edilmişdir.
Ən sadə atom olan, hidrogen atomunun şüalanma spektrinin tətbiqi göstərir ki, bu spektr ayrı–ayrı xətlərdən və yaxud xətlər qrupundan–seriyalardan ibarətdir.Təcrübi nəticələrin göstərdiyi kimi, hidrogen atomunun spektri ultrabənövşəyi,görünən və infraqırmızı oblastlarda yerləşir və ümumiləşmiş Balmer formulası ilə yazıla bilər:


(25)
burada R=R'c=3,2910¹⁵ s^–1 — Ridberq sabiti adlanır. (Ridberq (1854-1919) - isveç fiziki, spektroskopiya oblastında ixtisasçıdır ), т hər verilmiş seriyada sabit qiymətə malikdir , m = 1, 2, 3, 4, 5, 6 (seriyanı təyin edir), п, m+1 –dən başlayaraq ədədi qiymətlər alır ( bu seriyanın ayrıca xətlərini təyin edir ). (25) ifadədən görünür ki, n-nin müxtəlif qiymətləri ilə fərqlənən spektral xətlər qrupu və ya xətlər seriyası yaranır. n-nin artması ilə seriya xətləri yaxınlaşır, n =  olduqda böyük tezliklər tərəfindən bütöv spektrə birləşən sərhəddi təyin edir.
Layman seriyası spektrin ultrabənövşəyi oblastında yerləşir:

Balmer seriyası spektrin görünən oblastında yerləşir:

Paşen seriyası spektrin infraqırmızı oblastında yerləşir:
, n = 4, 5, 6,…
Brekema seriyası , n = 5, 6, 7,…
Pfunda seriyası , n = 6, 7, 8,…
Xemfra seriyası , n = 7, 8, 9,…
Yuxarıda göstərilən ifadələr emprik yolla seçilmişdir və təcrübi yoxlanılmışdır (bax. Şəkil 18;19 ).