MẪU NGUYÊN TỬ RUTHERFORD – NGUYÊN TỬ CÓ HẠT NHÂN
Biết rằng nguyên tử chứa các electron và một ion dương, Rutherford tiếp tục tiến hành các thí nghiệm để biết những hạt này nằm ở đâu và bố trí như thế nào bên trong nguyên tử. Năm 1909, Rutherford và Marsden đã thực hiện Thí nghiệm Tán xạ Hạt Alpha lịch sử của họ, sử dụng thiết bị minh họa trên Hình 1.6. Họ hướng một chùm hạt alpha năng lượng rất cao phát ra từ một nguồn phóng xạ vào một lá vàng mỏng với một màn tròn huỳnh quang kẽm sulphide bố trí xung quanh nó. Hễ một hạt alpha đi tới màn hứng, thì một lóe sáng nhỏ xíu được tạo ra tại điểm đó.
Hình 1.6 Thí nghiệm tán xạ hạt alpha của Rutherford và Marsden
Rutherford và Marsden để ý thấy phần lớn hạt alpha đi thẳng qua lá vàng và từ đó tạo ra một lóe sáng trên màn hứng phía sau nó. Điều này cho thấy các nguyên tử vàng có cấu trúc với nhiều khoảng trống. Trước sự bất ngờ lớn của họ, các lóe sáng nhỏ xíu cũng được nhìn thấy ở những phần khác của màn hứng, đôi khi ở phía trước lá vàng. Điều này cho thấy các nguyên tử vàng làm lệch hướng, hay “tán xạ” các hạt alpha với góc tán xạ lớn tới mức một số hạt này bị bật trở lại phía nguồn. Dựa trên những quan sát này, Rutherford đề xuất một mẫu nguyên tử mang tên ông. Mẫu này còn được gọi là mẫu Nguyên tử có hạt nhân. Theo đó thì:
(1) Nguyên tử có một lõi trung tâm nhỏ xíu, đậm đặc hay hạt nhân trên thực tế chứa toàn bộ khối lượng của nguyên tử, để lại phần còn lại của nguyên tử hầu như trống không. Đường kính của hạt nhân vào khoảng 10-13 cm so với đường kính của nguyên tử là 10-8 cm. Nếu hạt nhân có kích cỡ bằng sân bóng đá, thì toàn bộ nguyên tử sẽ có đường kính chừng năm dặm. Chính không gian trống rỗng này xung quanh hạt nhân đã cho phép các hạt alpha đi qua nguyên tử mà không bị lệch hướng.
(2) Toàn bộ điện tích dương của nguyên tử nằm ở hạt nhân, còn các electron phân bố trong không gian trống xung quanh nó. Do sự có mặt của điện tích dương trên hạt nhân mà hạt alpha (He2+) bị nó đẩy ra và tán xạ theo mọi hướng.
(3) Các electron chuyển động trong các quỹ đạo tròn khép kín xung quanh hạt nhân giống như các hành tinh xung quanh mặt trời.
Hình 1.7 Cách nguyên tử có hạt nhân làm tán xạ hạt alpha
Hình 1.8 Mẫu nguyên tử Rutherford; các electron quay xung quanh hạt nhân
Hình 1.9 Electron quay tròn sẽ phát ra năng lượng và chuyển động xoắn ốc vào trong hạt nhân
Nhược điểm của Mẫu nguyên tử Rutherford
Giả thuyết các electron quay xung quanh hạt nhân là không may mắn. Theo lí thuyết điện từ cổ điển, nếu một hạt mang điện chuyển động có gia tốc xung quanh một hạt mang điện dương, thì hạt đó sẽ phát ra năng lượng. Nếu một electron phát ra năng lượng, thì tốc độ của nó sẽ giảm và nó sẽ đi vào chuyển động xoắn ốc, cuối cùng thì rơi vào hạt nhân. Điều này không hề xảy ra bởi nếu không thì các nguyên tử không bền vững được. Đây là yếu điểm chính của Mẫu nguyên tử Rutherford.
Hóa Lí Căn Bản - Arun Bahl, B.S. Bahl, G.D. Tuli
Bản dịch của Thuvienvatly.com
Phần tiếp theo >>
