Miluji tento příběh. Je to příběh o tom, jak se změnily myšlenky o povaze atomu. Toto jsou poznámky (a diagramy), které používám, když učím atomovou povahu hmoty nevědeckým oborům. Nejlepší na tomto příběhu je, že je to skvělý příklad vědy. Věda (nebo vědci) staví model. Pokud se objeví nové důkazy, model se změní. Existuje několik dalších webových stránek, které popisují všechny tyto věci, na konci tohoto příspěvku uvedu pár.

Typický učebnicový model atomu:

Podívejte se na intro, non-vědecké obory učebnice a budete pravděpodobně vidět obraz, jako je tento atomu. Tento model má v sobě několik dobrých nápadů, ale celkově má nějaké problémy. Klíčové (a ne nesprávné body) tohoto modelu jsou:

• atom je vyroben z protonů, neutrony a elektrony
• Většinu prostoru zabírají oblasti, kde se elektrony existovat
• protony a neutrony jsou v jádře atomu – tzv. jádra

řecký Model Atomu

vždycky To musí jít zpátky k Řekům, ne? No, udělali spoustu věcí. Vím, že to byli opravdu vědci, ale stále je dobré začít. Zde je obrázek busty Democritus.

V reálném životě, on měl pravděpodobně barvě. Democritus je připočítán s příchodem atomu. Otázkou bylo, co by se stalo, kdybyste něco (třeba strom) dál brali a rozbíjeli na menší a menší kousky? Byl by to vždy kus stromu? Mohl byste to dál rozbít na menší a menší kousky? Democritus řekl, že pokud to budete dál rozebírat, dostanete se do velikosti, kterou již nelze rozbít. To by byl nedělitelný kus. V řečtině atomos = nedělitelný. Tedy atom. (Vím, že tam je více k Řekům, ale potřebuji někde začít)

daltonův Model

nechystám se jít do experimentální důkazy pro daltonův model atomu, je to dobrá věc. Dovolte mi uvést, co Dalton řekl:

• Věci mohou být rozděleny na prvky (věci, které jsou uvedeny v periodické tabulce).
• prvky jsou atomy s různou hmotností.
• sloučeniny jsou kombinací prvků. Třeba vodu, sůl nebo pizzu.

v podstatě Dalton právě rozšířil řeckou myšlenku atomu. Atom je malá věc a existují různé hmoty s různými vlastnostmi.

J. Jonah Jameson Thomson – (AKA j. J.)

Thomson hrál s katodové paprsky. Jsou to jen paprsky elektronů (ale katodový paprsek zní chladněji). Tím, že paprsek interagoval s elektrickými a magnetickými poli, Thomson byl schopen určit poměr hmotnosti k náboji pro elektron. Takže z toho věděl, že elektron pochází z atomu, má záporný náboj a malou hmotnost. Zde je model, který navrhl.

Thomson vzal myšlenku atomu a snažil se začlenit důkazy pro elektron. V tomto modelu, elektrony jsou malé věci a zbytek věcí je nějaká pozitivní záležitost. Tomu se běžně říká plumb pudding model, protože elektrony jsou jako věci v pozitivním pudinku.

Rutherford Rozptyl

Ernest Rutherford řekl jeden den, „hej, myslím, že bude střílet nějaké věci na atomy.“Jsem si jistý, že jeho žena řekla“ Ach, Ernie „(pravděpodobně mu říkala Ernie) “ pokud vás potěší hrát si s vašimi malými fyzickými věcmi, pokračujte. Vím, jak moc se ti to líbí.“Tak to udělal. Vystřelil některé alfa částice (které jsou ve skutečnosti jen jádrem atomu helia) na nějakou opravdu tenkou zlatou fólii. Zde je schéma jeho experimentu.

Pokud budete střílet tyto pozitivní alfa částic na tento pozitivní pudink atomu, oni by se většinou odrazí, ne? No, to se nestalo. Rutherford zjistil, že většina z nich prošla skrz fólii. Některé z nich se odrazily zpět. Jak by to mohlo být, kdyby byl model pudinkového pudinku správný? Rutherfordův experiment podnítil změnu atomového modelu. Pokud pozitivní alfa částice většinou procházely fólií,ale některé se odrazily zpět. A pokud už věděli, že elektron je malý a negativní, pak atom musí mít malé pozitivní jádro s elektrony kolem nich.

Bohrův Model

modelu navrhl Niels Bohr je ten, který uvidíte v hodně úvodní vědy texty. V tomto modelu je spousta dobrých nápadů, ale není to ten, který souhlasí se všemi současnými důkazy. Model se snaží vytvořit spojení mezi světlem a atomy.

Předpokládejme, že budete mít nějaké světlo a necháte různé barvy ohýbat různé množství (myslím duha). Tímto způsobem můžete vidět, jaké barvy jsou přítomny pro různé zdroje světla. Zde jsou tři různé světelné zdroje.

Možná, že světlo z žárovky, je to, co byste očekávali. To jsou barvy duhy. Předpokládejme však, že jste vzali nějaký plynný vodík a vzrušili ho. Produkovaly by se pouze určité barvy (pouze určité vlnové délky) světla. Pokud osvětlíte nějaký plynný vodík, budou tmavé pruhy světla ve stejných barvách.

Tak, Bohr řekl, že tyto barvy světla v vodíkového plynu odpovídají na různé energetické hladiny elektronu ve vodíku může mít. A to je klíč k Bohrovu modelu-elektrony mohou být v atomu pouze na určitých úrovních energie. To je šílené (alespoň to bylo šílené na svou dobu). Přemýšlejte o planetě obíhající kolem Slunce. Může být na jakékoli energetické úrovni. V tomto případě existuje gravitační síla přitahující planetu, která vytváří orbitální pohyb. To bude fungovat kdekoli ve sluneční soustavě.

první fyzik myslel na elektron v atomu hodně jako planeta obíhající kolem Slunce. Klíčový rozdíl spočívá v tom, že elektron (v Bohrově modelu) obíhá v důsledku elektrické interakce a nikoli gravitační interakce. No, rozdíl v Bohrově modelu je, že elektron nemůže oběžnou dráhu (pokud se oběžné dráze, což nemá) na jakoukoli vzdálenost a jakoukoli energii. Zde je podstata modelu Bohr.

Bohrův model závisí na spojení mezi frekvencí světla a energie úroveň změnit. Pokud světlo frekvence odpovídající změně energie interaguje s atomem, elektron může absorbovat světlo a vyskočit o úroveň výš. Pokud excitovaný elektron skočí dolů o úroveň, ztrácí energii. Energie, kterou elektron ztrácí, se stává světlem s frekvencí odpovídající a změna energie.

Bohrův model může být docela matoucí úvodní studenty, ale důležité je, že tento model souhlasí s těmito důkazy.

• Elektrony jsou malé a záporně nabité
• počet Protonů v jádře, je malé ve srovnání s velikostí atomu.
• Pro konkrétní prvek, pouze některé frekvence (barvy) světla jsou absorbovány nebo emitovány.

Schrodingerův a Heisenbergův Model

o Bohrově modelu je klíčový bod, který již není v současných modelech atomu akceptován. V Bohrově modelu se stále předpokládá, že elektrony obíhají kolem jádra stejně jako planety obíhají kolem Slunce. Ve skutečnosti je to něco, co nemůžeme říci, je pravda. Problém s atomy a elektrony, je, že my lidé kromě nich dodržovat stejná pravidla jako věci, jako je baseballové a planet. Ve skutečnosti jsou pravidla stejná, ale baseballové koule a planety se řídí pravidly kvantové mechaniky, aniž by si nás lidé všimli.

ukazuje se, že nemůžeme opravdu říci nic o trajektorii nebo poloze elektronů v atomu. Co můžeme říci, je vše o pravděpodobnostech. Můžeme říci, jaké oblasti bude elektron pravděpodobně. Zde je schéma, které by mohlo pomoci. Tito jsou rozdělení pravděpodobnosti pro různé energetické hladiny v atomu (z wikipedie)

Shrnutí

Vědci stavět modely. Když se shromažďují nové důkazy, modely se mění.

Odkazy

• Historie Atomu – je to nějaký starý stránku, která má některé rozbité obrázky, ale to je ještě dobré věci,
• University of Colorado Fyziky 2000 – opět staré, ale dobré (ne-li trochu hloupé)
• Physlet Bohrův model
• Návod na atomy
• Wikipedie – Démokritos
• Wikipedia – j. J. Thomson
• Wikipedie – Ernest Rutherford
• Wikipedie – Niels Bohr

Aktualizace:

úplně jsem zapomněl, že jsem udělal video přednáška pro stejné věci. Pokud chcete poslouchat a sledovat místo čtení, Podívejte se na to.

hmota a atomy z Rhett Allain na Vimeo.

také existuje skvělá kniha o historii atomu. Dějiny fyziky od Isaaca Asimova. Tuto knihu vřele doporučuji, i když již není v tisku. Našel jsem svou kopii v použitém knihkupectví.