Досліди Резерфорда. Ядерна модель атома. Квантові постулати Бора.

На початку XX століття визнаною була модель будови атома Томсонів (Уільяма і Джозефа), що образно називалась «пудинг з ізюмом». Однак була і інша модель (автор її Нагаока), що називалась «сатурніанський атом», у ній припускалось, що електрони по спільній орбіті (як по «кільцю Сатурна») рухаються навколо ядра із зосередже­ним у ньому позитивним зарядом. Здійснити вибір між цими двома моделями будови атома дозво­лили результати дослідів у лабораторії Резерфор­да. На металеву фольгу F, розташовану в центрі вакуумної камери К, спрямовували потік а-частинок (ядер гелію), які вилітали з радіоактивно­го препарату R, і через мікроскоп М спостерігали їх розсіювання фольгою (по спалахах світла на екрані S із сірчистого цинку). Мікроскоп
разом з екраном обертали навколо осі, що проходила через центр камери; це дозволяло реєструвати а-частинки, розсіювані під різними кутами. Було виявлено, що більшість частинок проходить крізь фольгу майже безперешкодно, але невелика кількість частинок відкидається майже на­зад, відхиляючись ядром. Експерименти переконливо довели:

1. існування ядер в атомах;
2. недостовірність моделі Томсонів.

Таким чином, було обґрунтовано ядерну модель атома.

«Планетарну» модель атома запропонував Нільс Бор. Недоліком моделі з електронами, що рухаються навколо ядра по орбітах різних радіусів, як і моделі з електронами, що рухаються по спільній орбіті, є неминуча нестійкість такої системи: заряджена частинка, яка рухається по колу (має прискорення), повинна випромінювати, втрачаючи внаслідок цього енергію; тому траєкторією електрона була б спіраль, а не коло (електрон «давно упав би на ядро»). Першим виявив цей недолік Нагаока.

Шукаючи вихід з цього критичного стану, Бор сформулював такі твердження (постулати):

1. в атомі існує набір стаціонарних орбіт (цілком певних радіусів для кожного атома), рух по яких електронів не супроводжується зміною енергії;
2. при переході електрона з однієї такої ор­біти на іншу його енергія змінюється стриб­коподібно.

Переходи електронів з ближніх орбіт на відда­лені — результат поглинання квантів світла (а),
а при зворотних переходах (б) відбувається випускання фотона; для кож­
ного з таких зворотних переходів: WHa                        - W= h v,
віддаленій          ближній
орбіті                орбіті
де h = 6,63-10~34Дж-с — коефіцієнт пропорційності, що одержав назву сталої Планка, v ~   частота.