Cevaplar

2012-12-24T14:18:54+02:00

Bilim İnsanları Bir Atomun Yapısıyla İlgili Modelleri Kurarken Hangi Özel Bilgileri Kullanmıştır 

 

Rutherford Atom Modeli – Çekirdekli Atom Modeli.

Rutherford’un öğrencileri Geiger ve Marsden, alfa kaynağını, üzerinde küçük bir delik bulunan kurşun perdenin arkasına yerleştirdiler. Böylelikle hedefi küçültmek ve ince bir alfa parçacıkları demeti elde etmek amaçlanmıştı. Altın yaprağın öbür yanına, kendisine alfa parçacığı çarptığı zaman görünür ışık parıltısı veren, hareketli, çinko sülfürlü ekran yerleştirilmişti.

Beklenen şey, alfa parçacıklarının çoğunun yaprak içinden doğrudan geçeceği, belki bazılarının çok küçük sapmalara uğrayacağıydı. Bu beklenti, Thomson Atom Modeli’nin sonucudur. Çünkü Thomson Atom Modeli doğruysa, ince metal levhadan geçen alfa parçacıkları üzerine yalnızca zayıf elektriksel kuvvetler etkir ve alfa parçacıklarının momentumları, bunların ilk yollarından çok küçük sapmalar olacak şekilde ilerlemelerini sağlar.

Geiger ve Marsden, alfa parçacıklarının çoğunun sapmadan ilerlediğini, bazılarının çok geniş açılarda saçıldığını, hatta çok az bir kısmının gerisin geriye döndüğünü gördüler. Geliş doğrultusuyla 180 derece açı yapacak şekilde geri saçılan bu parçacıklar, direkt olarak bir çekirdeğe yönelir ve kafa kafaya çarpışma olur.

Bu modelde, pozitif yüklü alfa parçacıklarıyla atomdaki elektronların ilişkisi merak edilir. Elektronlar pek küçük kütleli olduğu için alfa parçacıklarının hareketinde önemli bir etkide bulunmaz.

Alfa parçacıkları, elektronlardan 7.000 defa daha ağır kütleli parçacıklardı. Üstelik bu deneyde kullanılan alfa parçacıklarının hızı yüksekti. Alfa parçacıklarını bu derece saptırabilmek için büyük kuvvetler uygulanması gerektiği açıktı. Bu kuvvetlerin Thomson Atom Modeli’ndeki elektriksel kuvvetlere göre 100 milyon kat güçlü olduğu hesaplanıyordu.

Rutherford, sonuçları açıklamak için, bir atomun pozitif yüklü bir çekirdek ile biraz uzaktaki elektronlardan oluştuğunu önerdi. Buna göre atomun pozitif yükü ve kütlesi atom çekirdeğinde toplanmıştı.

Geiger ve Marsden’in deneyleri, daha sonraki benzer çalışmalar, hedefleri oluşturan değişik metallerin çekirdekleri hakkında bilgiler verdi. Bir alfa parçacığının, bir çekirdek yakınından geçerken uğradığı sapma (karşılaştığı elektriksel alan), çekirdek yükünün büyüklüğüne bağlıdır. Bu sapmalardan yanrarlanılarak çekirdek yükü ve çekirdek boyutu konusunda bilgiler elde edildi.

Çekirdek kuvvetleri çok kısa mesafeli kuvvetlerdi. Atom çekirdeğiyle ilgili kilometre taşı sayılan diğer olaylar şunlardır:

1930 yılında Cockroft ve Walton hızlandırılmış parçacıkların kullanılmasıyla gerçekleştirlen çekirdek tepkimelerinin gözlenmesi

1932 yılında Chadwick’in nötronu bulması

1933 yılında Joliot ve İrene Curie’nin yapay radyoaktifliği bulması

1938′de Hahn ve Strassman’ın çekirdek bölünmesini (çekirdek fisyonunu) bulması

1942 yılında Fermi ve ekibinin kontrol edilebilen ilk fisyon reaktörünün geliştirilmesi

Rutherford’un saçılma deneyleri ilgi çekici idiyse de, klasik fizik açısından onun gezegensel resmi sanıldığı kadar dengeli değildi. Doyurucu olmayan durum kısa sürede değişti. 1912 cıvarında Rutherford, Manchester’dan arkadaşı Boltwood’a şöyle yazıyordu: “Bir Danimarkalı olan Bohr, Cambridge’den çıkmış, radyoaktif çalışmada bazı deneyler yapmak üzere buraya geliyor”.

Cambridge’de, J.J. Thomson’un bir öğrenci olan Niels Bohr, kendi memleketine, Kopenhag’a dönmeden önce, Manchester’da yarım yıldan az bir süre kaldı. Ancak, kısa ziyaretine rağmen, Rutherford genç Danimarkalı üzerinde etkili oldu.

Bohr’un ilgisini çekmiş olan atomik yapı problemi, yaratıcı cesaretli bir adım attı: Klasik fiziğin bazı kurallarını bıraktı ve onun yerine atomik yapı problemine Planck’ın ve Einstein’in Kuantum Kuramı’nı uyguladı. Dikkate değerdir ki o zamanlar bilinen Kuantum Kuramı’nın birkaç özelliği problemi çözebilirdi (Klasik fizikle çelişki konusuna aldırış edilmediği sürece).

Bohr, basitçe, çekirdek etrafındaki yörüngelerdeki elektronların ışık yaymadıklarını ve atomların yaydığı ışığın bir başka fiziksel yapının sonucu olduğunu varsaydı. Bohr, Planck’ın enerjinin kuantlaşması fikrinin, elekronlar için ancak belli yörüngelerin mümkün olduğu anlamına geldiğini gösterdi. Atomların kararlılığını korumak için Bohr, yörüngedeki elektronun onun altına düşemeyeceği en düşük enerjili yörünge konusunda bir önermede bulundu.

Bir elektron daha yüksek bir yörüngeden, daha alçağına düşerken, böylece enerji kaybederken, bu elektronu taşıyan atom ışık yayar, bu da kaybedilen enerjiyi taşır. Yalnızca belli elektron yörüngelerine izin verildiği için, elektronların yörüngeler arasında yalnız belli sıçramalar olabilir ve sonuç olarak, yayılan ışığın enerjisi kuantlaşır (Nicelik olarak ifade edilebilir).

2 3 2