نارسایی مدل اتمی رادرفورد

رادرفورد در توجیه نتایج آزمایش صفحه طلای خود، مدل جدیدی برای اتم پیشنهاد کرد که به ‹‹مدل اتم هسته‌دار›› موسوم است و براساس آن تمام بار مثبت و تقریباً تمامی جرم اتم در قسمت مرکزی آن تمرکز دارد. انحراف قابل توجه ذرات آلفا را می‌توان به نزدیک شدن آنها به این توده بارهای مثبت و جرم نسبتاً زیاد آن نسبت داد.
این قسمت مرکزی به ‹‹هسته اتم›› مرسوم شد که الکترونها بر روی مدارهای مختلفی به دور آن می‌چرخند.
اگر چه مدل اتمی رادرفورد، براساس نتایج تجربی پیشنهاد شده بود و با روند انحراف ذرات آلفا در برخورد به ورقه‌های نازک فلزی، هماهنگی کامل داشت. ولی با وجود این موفقیت، با نارساییها و ایرادهایی اساسی مواجه شد که به 2 مورد آن اشاره می‌کنیم.
با توجه به اینکه هسته اتم دارای بار مثبت و الکترون دارای بار منفی است، الکترون نمی‌تواند در اتم بی‌حرکت باشد، زیرا الکترون جذب هسته شده و موجودیت اتم در معرض سؤال قرار می‌گیرد.
پس باید قبول کرد که الکترون به دور هسته اتم می‌چرخد، در این صورت، براساس نظریه کلاسیک تابشهای الکترومغناطیس، چون الکترون ذره ای باردار است و حرکت آن به دور هسته یک حرکت شتابدار محسوب می‌شود. پس باید به طور پیوسته و تدریجی انرژی خود را به صورت تابشهای الکترومغناطیس از دست بدهد که بررسیهای تجربی چنین رویدادی را تأیید نمی‌کند. زیرا اگر چنین بود، از یک طرف طیف نشری اتم می‌بایست پیوسته باشد، در صورتیکه طیف نشری اتم، طیف خطی است. از طرف دیگر، الکترون می‌بایست به طور پیوسته و تدریجی انرژی خود را از دست بدهد و با طی مسیر مارپیچی، پس از مدت معینی بر روی هسته بیفتد. حال آنکه عملاً این چنین، روی نداده است.
قابل توجه است که مسئله علمی روز در آن زمان فقط، چگونگی قرار گرفتن الکترونها و پروتونها در درون اتم و با تعیین وضعیت الکترون در اطراف هسته اتم نبود، بلکه مسایل مهم دیگری توجه دانشمندان را به خود جلب کرده بود که به طیف نشری اتم مربوط می‌شد. مثلاً چرا طیف نشری اتم در حالت گازی، به صورت خطی است؟ و یا اتم هیدروژن که فقط یک الکترون دارد، چگونه طیفی خطی شامل چند سری از خطوط طیفی در نواحی مرئی و زیرقرمز می‌دهد که هر سری خود شامل چندین خط طیفی است؟
نه تنها مدل اتمی تامسون، بلکه مدل اتمی رادرفورد نیز، نمی‌توانست پاسخی برای این نوع پرسشها پیدا کند. از این‌رو مدل اتمی رادرفورد نیز مدلی نارسا قلمداد شد. در حالیکه مسایل حل نشده روز، به ویژه مسایل مربوط به طیف اتم، به زیر بنای نظری کاملتری نیاز داشت.
اولین کسی که مسایل مربوط به طیف نشری اتم را با ارائه مدل اتمی نسبتاً کامل و در عین حال ساده‌ای براساس نظریه کوانتومی حل و فصل کرد، بوهر دانشمند دانمارکی بود
 
گردآوری:مریم ترکان
/ 1 نظر / 11 بازدید
فرجادنسب

با تشکر از مطالب مفید و کاربردی شما استفاده کردم.