रदरफोर्ड प्रयोग और इसके प्रोटोटाइप

रदरफोर्ड प्रयोग वैज्ञानिकों के एक समूह को यह पता लगाने की अनुमति दी कि प्रत्येक परमाणु में एक सकारात्मक रूप से चार्ज किया गया नाभिक है.

अर्नेस्ट रदरफोर्ड, न्यूजीलैंड के भौतिक विज्ञानी और रसायनज्ञ थे। उन्होंने रेडियोधर्मी कणों के अध्ययन पर ध्यान केंद्रित किया और कई जांच की जिसने उन्हें 1908 में रसायन विज्ञान में नोबेल पुरस्कार जीतने की अनुमति दी.

रदरफोर्ड, हंस गेइगर और अर्नेस्ट मार्सडेन के निर्देशन में उन्होंने परमाणु मॉडल बनाने में मदद की, मैनचेस्टर विश्वविद्यालय की प्रयोगशालाओं में.

पहले परमाणु सिद्धांतों में से एक है जो इलेक्ट्रॉन के खोजकर्ता थॉमसन द्वारा तैयार किया गया है। उनका मानना ​​था कि परमाणु एक सकारात्मक चार्ज के साथ गोलाकार थे, और इसमें इलेक्ट्रॉनों को वितरित किया गया था.

थॉमसन के सिद्धांत ने कहा कि यदि एक अल्फा कण एक परमाणु से टकराता है, तो यह कण परमाणु से होकर गुजरेगा। यह इस मॉडल के अनुसार परमाणु के विद्युत क्षेत्र से प्रभावित होगा.

इस समय, प्रोटॉन और न्यूट्रॉन की खोज नहीं की गई थी। थॉमसन अपने अस्तित्व को साबित नहीं कर सके और उनका मॉडल वैज्ञानिक समुदाय द्वारा स्वीकार नहीं किया गया.

थॉमसन के सिद्धांत के अस्तित्व का प्रदर्शन करने के लिए, रदरफोर्ड, गीगर और मार्सेंडेंड ने एक प्रयोग किया जिसमें उन्होंने अल्फा कणों पर बमबारी की, जो धातु की शीट के विरुद्ध हीलियम गैस नाभिक से बना था।.

यदि थॉमसन मॉडल ने काम किया, तो कणों को बिना किसी विचलन के धातु शीट के माध्यम से जाना चाहिए.

रदरफोर्ड प्रयोग का विकास

पहला प्रोटोटाइप

प्रयोग का पहला डिज़ाइन प्रोटोटाइप, 1908 में किया गया, जिसे Geiger द्वारा एक लेख शीर्षक से समझाया गया था पदार्थ द्वारा कणों के फैलाव के बारे में.

उन्होंने लगभग दो मीटर लंबे एक ग्लास ट्यूब का निर्माण किया, जिसके एक छोर पर एक रेडियो स्रोत था, और इसके विपरीत छोर पर एक फॉस्फोरसेंट स्क्रीन लगाई गई थी। ट्यूब के बीच में, अल्फा कणों के माध्यम से गुजरने के लिए एक प्रकार की फ़नल रखी गई थी.

इसके बाद की प्रक्रिया अल्फा कणों को भट्ठा के माध्यम से पारित करना था ताकि यह फॉस्फोरसेंट स्क्रीन पर प्रकाश की किरण को प्रोजेक्ट करे.

ट्यूब से सभी हवा को पंप करके, प्राप्त छवि स्पष्ट थी और ट्यूब के बीच में खोलने के अनुरूप थी। जब ट्यूब में हवा की मात्रा कम हो गई थी, तो छवि अधिक फैल गई.

फिर, यह देखने के लिए कि कौन सा प्रक्षेपवक्र कणों का अनुसरण करता है यदि वे किसी चीज से टकराते हैं या उसे निकालते हैं, जैसा कि थॉमसन के सिद्धांत ने बनाए रखा था, एक सोने की पत्ती को स्लॉट में डाला गया.

इससे पता चला कि हवा और ठोस कणों के फैलाव का कारण है जो फॉस्फोरसेंट स्क्रीन में अधिक फैलती छवियों के साथ परिलक्षित होता था.

इस पहले प्रोटोटाइप के साथ समस्या यह है कि यह केवल फैलाव के परिणाम को दिखाता है, लेकिन उस प्रक्षेपवक्र को नहीं जो अल्फा कणों ने पीछा किया.

दूसरा प्रोटोटाइप

गीगर और मार्सडेन ने 1909 में एक लेख प्रकाशित किया, जिसमें उन्होंने अल्फा कणों की गति को प्रदर्शित करने के लिए एक प्रयोग समझाया.

अल्फा कण के एक डिफ्यूज़ प्रतिबिंब में यह समझाया जाता है कि प्रयोग का उद्देश्य यह पता लगाना है कि कण 90 डिग्री से अधिक के कोण पर चलते हैं.

उन्होंने प्रयोग के लिए एक दूसरा प्रोटोटाइप बनाया, जहां शंकु आकार के साथ एक ग्लास कंटेनर बनाया गया था। उन्होंने एक लीड प्लेट लगाई, जिससे अल्फा कण उससे टकरा गए और इसके फैलाव को देखने के लिए एक फ्लोरोसेंट प्लेट को पीछे रखा गया.

इस उपकरण के विन्यास के साथ समस्या यह है कि कणों ने हवा के अणुओं को उछालते हुए लीड प्लेट से बचा लिया.

उन्होंने धातु की एक शीट रखकर परीक्षण किया और फ्लोरोसेंट स्क्रीन पर देखा कि कणों की अधिक मात्रा थी.

यह दिखाया गया था कि जिन धातुओं में एक उच्च परमाणु द्रव्यमान होता है, वे अधिक कणों को परावर्तित करते हैं, लेकिन गीगर और मैस्डेन कणों की सटीक संख्या जानना चाहते थे। लेकिन रेडियो और रेडियोधर्मी सामग्री वाले प्रयोग सटीक नहीं हो सके.

तीसरा प्रोटोटाइप

लेख पदार्थ द्वारा α- कणों का फैलाव 1910 में तीसरे प्रयोग के बारे में बताते हैं जिसे गीगर ने डिजाइन किया था। यहां यह पहले से ही कणों के फैलाव कोण को मापने पर केंद्रित था, उस सामग्री के आधार पर जिसमें वे संपर्क में आते हैं.

इस बार, ट्यूब वॉटरटाइट था, और पारा ने फ्लोरोसेंट स्क्रीन पर रेडॉन -222 पंप किया। माइक्रोस्कोप की मदद से, फ्लोरोसेंट स्क्रीन पर दिखाई देने वाले फ्लैश की गिनती की गई.

कणों का अनुसरण करने वाले कोणों की गणना की गई और निष्कर्ष निकाला गया कि विक्षेपण के कोण सामग्री के अधिक से अधिक परमाणु द्रव्यमान के साथ बढ़ते हैं, और यह पदार्थ के परमाणु द्रव्यमान के आनुपातिक भी है.

हालांकि, विक्षेपण का सबसे संभावित कोण गति के साथ घटता है और यह संभावना कि यह 90able से अधिक विचलन करता है, नगण्य है.

इस प्रोटोटाइप में प्राप्त परिणामों के साथ, रदरफोर्ड ने गणितीय रूप से फैलाव पैटर्न की गणना की.

गणितीय समीकरण के माध्यम से, यह गणना की गई कि शीट को कणों को कैसे फैलाना चाहिए, यह मानते हुए कि परमाणु के केंद्र में सकारात्मक विद्युत चार्ज है। यद्यपि बाद को केवल एक परिकल्पना माना जाता था.

विकसित समीकरण इस तरह था:

जहां, s = एक विक्षेपण कोण a के साथ इकाई क्षेत्र पर गिरने वाले अल्फा कणों की संख्या

• आर = फैलाव सामग्री पर अल्फा किरणों की घटना के बिंदु की दूरी
• एक्स = फैलाव सामग्री पर गिरने वाले कणों की कुल संख्या
• n = सामग्री की एक इकाई मात्रा में परमाणुओं की संख्या
• t = चादर की मोटाई
• Qn = परमाणु नाभिक का धनात्मक आवेश
• Qα = अल्फा कणों का धनात्मक आवेश
• m = एक अल्फा कण का द्रव्यमान
• v = अल्फा कण की गति

अंतिम प्रोटोटाइप

रदरफोर्ड के समीकरणों के मॉडल के साथ, एक प्रयोग को प्रदर्शित करने का प्रयास किया गया था जिसे पोस्ट किया जा रहा था, और यह कि परमाणुओं में एक धनात्मक आवेश वाला नाभिक था।.

डिज़ाइन किए गए समीकरण ने भविष्यवाणी की कि किसी दिए गए कोण (Φ) पर देखी जाने वाली प्रति मिनट फ्लैश की संख्या निम्नलिखित के लिए होनी चाहिए:

• सीएससी⁴Φ / 2
• शीट की मोटाई टी
• केंद्रीय भार Qn की परिमाण
• 1 / (एमवी²)²

इन चार परिकल्पनाओं को प्रदर्शित करने के लिए, चार प्रयोग किए गए हैं, जिन्हें लेख द्वारा समझाया गया है बड़े कोणों द्वारा α कणों के विक्षेपण के नियम 1913 का.

Csc के आनुपातिक प्रभाव का परीक्षण करने के लिए⁴Φ / 2, एक स्तंभ पर टर्नटेबल के शीर्ष पर एक सिलेंडर का निर्माण किया.

हवा और माइक्रोस्कोप को एक फ्लोरोसेंट स्क्रीन से ढकने वाले स्तंभ ने 150º तक विचलित कणों को देखने की अनुमति दी, जिसके साथ रदरफोर्ड की परिकल्पना का प्रदर्शन किया गया.

शीट की मोटाई की परिकल्पना का परीक्षण करने के लिए, अलग-अलग मोटाई की शीट के साथ 6 छेदों के साथ एक डिस्क को माउंट किया। यह देखा गया कि चमक की संख्या मोटाई के समानुपाती थी.

उन्होंने फैलाव पैटर्न को मापने के लिए पिछले प्रयोग की डिस्क का पुन: उपयोग किया, यह मानते हुए कि नाभिक का भार परमाणु भार के लिए आनुपातिक था, उन्होंने मापा कि क्या फैलाव परमाणु भार के अनुपात में था.

प्राप्त चमक के साथ, हवा के बराबर से विभाजित, और फिर परमाणु भार के वर्गमूल द्वारा विभाजित, उन्होंने पाया कि अनुपात समान थे

और अंत में, प्रयोग की एक ही डिस्क के साथ, वे कणों को मंद करने के लिए अधिक अभ्रक डिस्क रख रहे थे, और एक स्वीकार्य त्रुटि सीमा के साथ, उन्होंने दिखाया कि अंकन की संख्या 1 / v के आनुपातिक थी⁴, जैसा कि रदरफोर्ड ने अपने मॉडल में भविष्यवाणी की थी.

प्रयोगों के माध्यम से उन्होंने साबित कर दिया कि रदरफोर्ड की सभी परिकल्पनाओं को एक तरह से पूरा किया गया, जिसने रदरफोर्ड परमाणु मॉडल को निर्धारित किया। इस मॉडल में, अंततः 1917 में प्रकाशित किया गया था, यह माना जाता है कि परमाणुओं में एक सकारात्मक चार्ज के साथ एक केंद्रीय नाभिक होता है.

यदि परमाणु का केंद्रीय नाभिक धनात्मक आवेश वाला है, तो शेष परमाणु इलेक्ट्रॉन के चारों ओर परिक्रमा के साथ खाली हो जाएगा.

इस मॉडल के साथ यह दिखाया गया था कि परमाणुओं पर एक तटस्थ चार्ज होता है और यह कि न्यूक्लियस में जो पॉजिटिव चार्ज होता है, उसी तरह के इलेक्ट्रॉनों द्वारा प्रतिरूपित किया जाता है जो चारों ओर परिक्रमा करते हैं.

यदि हम परमाणु से इलेक्ट्रॉनों को निकालते हैं, तो उन्हें सकारात्मक चार्ज के साथ छोड़ दिया जाएगा। परमाणु स्थिर हैं, क्योंकि केन्द्रापसारक बल विद्युत बल के बराबर है, इलेक्ट्रॉनों को जगह में रखते हुए

संदर्भ

1. घनलाल फर्नाडेज, लुइगी; गैलीगो बैडिलो, रोमुलो; पेरेस मिरांडा, रॉयमैन। ई। रदरफोर्ड का परमाणु मॉडल.विज्ञान का शिक्षण, 2008, वॉल्यूम। 26.
2. बोह्र, नील्स। रदरफोर्ड मेमोरियल लेक्चर 1958 न्यूक्लियर साइंस के संस्थापक और उनके काम के आधार पर कुछ विकास की याद.फिजिकल सोसाइटी की कार्यवाही, 1961.
3. JUSTI, रोसारिया; गिलबर्ट, जॉन। मॉडल के माध्यम से विज्ञान का इतिहास और दर्शन: परमाणु परमाणु के मामले में कुछ चुनौतियां '.विज्ञान शिक्षा के अंतर्राष्ट्रीय जर्नल, 2000, वॉल्यूम। 22.
4. कोहेन-तन्नुदजि, क्लाउड, एट अल.एटम-फोटॉन इंटरैक्शन: बुनियादी प्रक्रियाएं और अनुप्रयोग. न्यूयॉर्क: विली, 1992.
5. AGUILERA, Damarys, et al। थॉमसन, रदरफोर्ड और बोहर के प्रयोगों पर आधारित परमाणु संरचना पर विश्वविद्यालय के छात्रों के वैचारिक मॉडल। थॉमसन, रदरफोर्ड और बोहर के प्रयोगों के आधार पर परमाणु संरचना के बारे में विश्वविद्यालय के छात्रों के वैचारिक मॉडल.जर्नल ऑफ साइंस एजुकेशन, 2000, वॉल्यूम। १, न २.
6. DE LA LLATA LOYOLA, मारिया डोलोरेस.अकार्बनिक रसायन. संपादकीय प्रोग्रेसो, 2001.
7. TORRES, अमलिया विलीआर्ट। ऐतिहासिक प्रयोग: परमाणु नाभिक की खोज: रदरफोर्ड प्रयोग.100cias UNED, 2003, नहीं 6, पी। 107-111.