Разлика между версии на „Атомна физика“

290 байта изтрити ,  преди 4 години
м
→‎Развития: ; кор, форматиране: 4x А|А, 2x кавички, интервал, тире (ползвайки Advisor)
м (→‎Развития: ; кор, форматиране: 4x А|А, 2x кавички, интервал, тире (ползвайки Advisor))
Свойствата на отделните атоми са най-силно изразени в [[плазма]]та или в [[газ]]овете, особено в контекста на ултрастудените атомни газове и лазерното охлаждане. Обект на изучаване могат да бъдат също така и отделни [[йон]]и, манипулирани чрез [[електромагнитно поле|елетромагнитни полета]] и лазерна светлина.
 
== РазвитияИстория ==
Още през V-IV в. пр. н. е. древногръцките философии [[Левкип|Левкип]], [[Демокрит|Демокрит]] и [[Тит Лукреций Кар|Тит Лукреций Кар]] стигат до идеята, че материята се състои от отделни неделими частици, които Демокрит нарича атоми. В началото на XIX в. [[Джон Далтон|Дж. Далтон]] разглежда научно атома като най-малката частица на веществото, която взема участие в [[Химична реакция|химичните реакции]].
Атомната физика е наука, която изучава свойствата на поведението на атомите.
 
Простите представи на Далтон са разколебани от великите открития в края на XIX в. – [[Рентгеново лъчение|рентгеновите лъчи]] (1895) и естествената [[Радиоактивност|радиоактивност]] (1896). Допълнително опровержение на представата на неделимостта на атома идва и от опитите на [[Джоузеф Джон Томсън|Дж. Дж. Томсън]] през 1897 г., който показва, че атомите може да излъчват още по-малки по размер частици с отрицателен товар (по-късно те са наречени [[Електрон|електрониелектрон]]и). Става ясно, че атомът притежава вътрешна структура.
Още през V-IV в. пр. н. е. древногръцките философии [[Левкип|Левкип]], [[Демокрит|Демокрит]] и [[Тит Лукреций Кар|Тит Лукреций Кар]] стигат до идеята, че материята се състои от отделни неделими частици, които Демокрит нарича атоми. В началото на XIX в. [[Джон Далтон|Дж. Далтон]] разглежда научно атома като най-малката частица на веществото, която взема участие в [[Химична реакция|химичните реакции]].
 
Особено голям интерес у учените предизвиква откритият от [[Анри Бекерел|А. Бекерел]] (1896) г. факт, че от солите на [[Уран (елемент)|урана]] се излъчват някакви «тайнствени»„тайнствени“ лъчи. Като изучават това явление, съпрузите [[Мария Кюри|Мария Склодовска-Кюри]] и [[Пиер Кюри|Пиер Кюри]] откриват още един елемент – [[Торий|торий]], а след него – още два със същите свойства – [[Полоний|полоний]] и [[Радий|радий]]. Но най-интересно в техните изследвания е откритието, че радиоактивните вещества отделят топлина, при това без да променят видимо теглото си, т.е. някъде от недрата на материята се излъчва енергия, а самото вещество остава практически непроменено. Така е положено началото на съвременната атомна физика. Английският физик [[Ърнест Ръдърфорд|Ъ. Ръдърфорд]], един от най-големите учени експериментатори за своето време, си поставя задачата да изясни какво представляват лъчите на Бекерел. По тяхното отклонение в [[Магнитно поле|магнитнотомагнитно поле]] той установява, че това са потоци от частици, които нарича с първите букви от гръцката азбука: α-, β- и γ-лъчи. Положително натоварените α-лъчи се оказват двойно йонизирани атоми на [[Хелий|хелия]], отрицателно натоварените β-лъчи – поток от много бързи [[Електрон|електрони]], а неотклоняващата се част от снопа - – γ-кванти на [[Електромагнитно излъчване|електромагнитното лъчение]]. Основавайки се на натрупания експериментален материал през 1903 г. Ръдърфорд и сътрудниците му създават теорията на [[Радиоактивен разпад|радиоактивния разпад]] – превръщането на радиоактивните елементи чрез излъчване на α- или β- частици в други елементи, които също може да бъдатса радиоактивни; [[Гама-лъчи|γ-лъчите]] съпровождат тези процеси.
Простите представи на Далтон са разколебани от великите открития в края на XIX в. – [[Рентгеново лъчение|рентгеновите лъчи]] (1895) и естествената [[Радиоактивност|радиоактивност]] (1896). Допълнително опровержение на представата на неделимостта на атома идва и от опитите на Дж. Дж. Томсън през 1897 г., който показва, че атомите може да излъчват още по-малки по размер частици с отрицателен товар (по-късно те са наречени [[Електрон|електрони]]). Става ясно, че атомът притежава вътрешна структура.
 
Радиоактивният разпад показва, че атомът е делима частица. Английският учен Дж. Дж. Томсън предлага първия модел на [[Атом|атомаатом]]а, според който атомът представлява равномернокълбо, положителноравномерно натоварено кълбос положителен заряд, вътре в което са разположени електроните, които неутрализират положителния товар. Електроните трептят с определени за дадения атом честоти, които определят [[Спектрална линия|линиите]] в спектъра му. Този модел обаче не може да обясни нито радиоактивността, нито разпределението на масата вътре в атома.
Особено голям интерес у учените предизвиква откритият от [[Анри Бекерел|А. Бекерел]] (1896) г. факт, че от солите на [[Уран (елемент)|урана]] се излъчват някакви «тайнствени» лъчи. Като изучават това явление, съпрузите [[Мария Кюри|Мария Склодовска-Кюри]] и [[Пиер Кюри|Пиер Кюри]] откриват още един елемент – [[Торий|торий]], а след него – още два със същите свойства – [[Полоний|полоний]] и [[Радий|радий]]. Но най-интересно в техните изследвания е откритието, че радиоактивните вещества отделят топлина, при това без да променят видимо теглото си, т.е. някъде от недрата на материята се излъчва енергия, а самото вещество остава практически непроменено. Така е положено началото на съвременната атомна физика. Английският физик [[Ърнест Ръдърфорд|Ъ. Ръдърфорд]], един от най-големите учени експериментатори за своето време, си поставя задачата да изясни какво представляват лъчите на Бекерел. По тяхното отклонение в [[Магнитно поле|магнитното поле]] той установява, че това са потоци от частици, които нарича с първите букви от гръцката азбука: α-, β- и γ-лъчи. Положително натоварените α-лъчи се оказват двойно йонизирани атоми на [[Хелий|хелия]], отрицателно натоварените β-лъчи – поток от много бързи [[Електрон|електрони]], а неотклоняващата се част от снопа - γ-кванти на [[Електромагнитно излъчване|електромагнитното лъчение]]. Основавайки се на натрупания експериментален материал през 1903 г. Ръдърфорд и сътрудниците му създават теорията на радиоактивния разпад – превръщането на радиоактивните елементи чрез излъчване на α- или β- частици в други елементи, които също може да бъдат радиоактивни; γ-лъчите съпровождат тези процеси.
 
Решението на тези проблеми е намерено отново от Ръдърфорд, който обстрелва атоми със „снаряди“ от [[Алфа-частица|α-частици]]. Съвсем неочаквано се оказва, че α-частиците не се сблъскват с атомите, а преминават през тях, като само една от 8000 се отблъсква почти право назад, което може да бъде причинено само от едноименен заряд. Въз основа на тези резултати Ръдърфорд прави извода, че вътре в атома се намира положителен товар, който е свързан с масата му, и нарича тази част от атома [[Атомно ядро|ядро]]. Определен е дори размерът на ядрото, който се оказва 100 000 пъти по-малък от размера на атома. Товарът на ядрата съответства точно на поредния номер на елемента в [[Периодична система|периодичната таблица]] на [[Дмитрий Менделеев|Менделеев]]. Така се появява планетарният модел на атома ([[модел на Ръдърфорд]]), според който в центъра му се намира положително натоварено ядро, около което обикалят електроните както планетите около Слънцето. Методът обяснява много от натрупаните факти, но противоречи на добре известната на учените стабилност на атома: при движението си около ядрото електронът трябва да изпуска електромагнитно лъчение, вследствие на което след немного дълго време той би паднал върху ядрото, но нищо подобно не се наблюдава.
Радиоактивният разпад показва, че атомът е делима частица. Английският учен Дж.Дж. Томсън предлага първия модел на [[Атом|атома]], според който атомът представлява равномерно, положително натоварено кълбо, в което са разположени електроните, които неутрализират положителния товар. Електроните трептят с определени за дадения атом честоти, които определят линиите в спектъра му. Този модел обаче не може да обясни нито радиоактивността, нито разпределението на масата в атома.
 
Решението на тези проблеми е намерено отново от Ръдърфорд, който обстрелва атоми със «снаряди» от [[Алфа-частица|α-частици]]. Съвсем неочаквано се оказва, че α-частиците не се сблъскват с атомите, а преминават през тях, като само една от 8000 се отблъсква почти назад, което може да бъде причинено само от едноименен заряд. Въз основа на тези резултати Ръдърфорд прави извода, че вътре в атома се намира положителен товар, който е свързан с масата му, и нарича тази част от атома ядро. Определен е дори размерът на ядрото, който се оказва 100 000 пъти по-малък от размера на атома. Товарът на ядрата съответства точно на поредния номер на елемента в [[Периодична система|периодичната таблица]] на [[Дмитрий Менделеев|Менделеев]]. Така се появява планетният модел на атома, според който в центъра му се намира положително натоварено ядро, около което обикалят електроните като планетите около Слънцето. Методът обяснява много от натрупаните факти, но противоречи на добре известната на учените стабилност на атома: при движението си около ядрото електронът трябва да изпуска електромагнитно лъчение, вследствие на което след немного дълго време той би паднал върху ядрото, но нищо подобно не се наблюдава. През 1913 г. датският физик [[Нилс Бор|Н. Бор]] успява да обясни устойчивостта на атома. Създадената от него теория показва, че за такива малки обекти, като атомите законите на [[Класическа физика|класическакласическата физика]] са неприложими. Към теорията за строежа на атома Бор прилага новата идея, изказана през 1900 г. от немския физик [[Макс Планк|М. Планк]], за прекъснатостта на енергията на топлинното излъчване на нагрято [[Абсолютно черно тяло|абсолютно черно тяло]]. Датският теоретик предполага, че атомът може да пребивава в определени устойчиви състояния безкрайно дълго време. Енергията на електрона остава постоянна, докато той се движи по определена орбита, и се изменя само при прескачането му от една орбита на друга, като при това се излъчва квант енергия '''''Е''''', равен на разликата между енергиите му на началната и крайната орбита. Честотата на лъчение толъчението '''''ν''''' се определя от съотношението на Планк: '''''Е = h×ν''''', където '''''h''''' е [[Константа на Планк|константата на Планк]]. И тъй като атомът на всеки химичен елемент има свои, характерни само на него орбити на електроните, то излъчваното от всеки атом има разпределение на честотите, свойствено само за този атом. Така един атом може да се определи по честотите на излъчваното от него лъчение (т.е. по неговия [[спектър]]). На това е основаноснована цял[[спектроскопия]]та, отрасълкоято нае наукатаосновен метод [[Спектроскопия|спектралниятв химиченаналитичната анализ]]химия.
 
[[Модел на Бор|Теорията на Бор]] обаче не отчита вълновите свойства на микрообектите, които са една от основните им характеристики. Съвременната теория за строежа и процесите в атомите е създадена едва след възникването на [[Квантова механика|квантоваквантовата механика]]. Според съвременната квантова теория около атомното ядро съществува електронен облак, чиято плътност в дадено място отоколо околоатомното пространствоатома съответства на [[Вероятност|вероятносттавероятност]]та електронът да бъде намерен на това място. Квантовата механика дава напълно потвърдено от експеримента обяснение на структурата на електронната обвивка на атома, на електричните и [[Магнитно поле|магнитните]] му свойства. , напълно потвърдени от експеримента.
 
== Приложение ==