Лекции по атомной механике Том 1 - Борн М.
Скачать (прямая ссылка):
и при электролизе.
15
(Это подтверждается также приблизительно и эксйеримен-тально).
Такое предположение привело к выводу о том, что отрицательные
электрические частички составляют, примерно, 1830-ю часть атома водорода.
Носители отрицательного электричества называются электронами и являются
строительными кирпичиками материи, что было доказано оптическими и
электрическими опытами.
Вполне точное значение заряда электрона определили с помощью очень
незначительных зарядов на масляных каплях или •металлических мельчайших
частичках. Миликен нашел, что
е=4,77>10-10 эл.-ст. ед.
Что же касается положительного электричества, то оно всегда связано с
массой атомного ядра.
Удалось также получить и положительные лучи (а-лучи радиоактивных
веществ). Отклонением в полях частиц при определении
- была найдена масса а частицы, оказавшаяся равной атому т
гелия, а для частиц каналовых лучей были получены массы атомов газа, в
котором производился опыт. Следствием всего этого являет ся то, что
каждый атом состоит из одной положительной частицы, составляющей
существенную долю его массы, и некоторого числа электронов.
В нейтральном атоме число положительных элементарных зарядов равно числу
электронов. Вследствие потери атомами электронов, возникают положительные
ионы; в случае же присоединения излишних электронов возникают
отрицательные ионы.
Относительно величины электронов можно высказать не вполне надежные
теоретические соображения, приводящие к величине 10-13 см.
Величина положительных частичек была определена Лен ар-дом достаточно
точно в результате опытов с проникновением катодных лучей в материю. Он
нашел, что лишь исчезающе малая часть материи, заполняющей пространство,
остается непроницаемой для быстрых катодных лучей.
В опытах с прохождением я-частиц через материн^ к вполне аналогичным
результатам пришел и Розерфорд.
Изучая длину пробега и рассеивание этих лучей, Розерфорд установил, что
размеры положительных частиц, называемые им ядрами, минимум в 104 раз
меньше размеров атома. Именно до этой границы можно заметить отклонения
заряженных частиц вследствие кулоновских сил. Измерения привели также к
заключению о заряде положительных частиц в атоме; оказалось, что число
элементарных зарядов составляет, приблизительно, половину значения
атомного веса. Точно такое же должно быть и число электронов в
нейтральном атоме.
16
Все эти заключения подтверждались в опытах с рассеиванием рентгеновских
лучей; именно, величина рассеивания зависит менее всего (при слабо
связанных электронах) от их числа. Просматривая всю совокупность атомов,
можно вывести "периодическую систему", установленную на основании
.химических опытов. В ней элементы расположены в определенной
последовательности, и существенным является последовательность атомных
весов, хотя и существуют некоторые отклонения (напри-мер, А и К).
Выведенное выше заключение о том, что число зарядов ядра приблизительно
равно половине атомного веса, привело Ван-дер-Брока к гипотезе,
предполагающей точное совпадение числа зарядов ядра с номером атома в
периодической системе (атомный номер или порядковое число).
После того, как на основании открытия Лауса, была основана Врагом
рентгеноскопия, предположение Ван-дер-Брок а нашло свое подтверждение в
исследованиях Мозейля о характере рентгеновского" спектра элементов.
Он нашел, что все элементы имбют одинаковый рентгеновский спектр,
сдвигаются лишь все линии с увеличением атомного номера к высшим числа"?
колебаний, причем корень из частоты растет приблизительно на одно и то же
число от одного элемента к другому.
В этом заключается фундаментальный характер атомного числа, в
противоположность атомному весу. По однородности рентгеновских спектров
можно судить об однородности некоторых особенностей строения атома.
Предположим, что строение атома, т. е. число и расположение электронов,
существенно определяется его ядерным зарядом; тогда необходимо сделать
за" ключение о тесной связи между зарядом ядра и атомным номером-
И, действительно, точная теория рентгеновских спектров, предполагая
равенство обеих величин, Дает закон Мозейля, приведенный нами ниже.
Итак, мы имеем следующую картину атома с порядковым номером Z;
Он состоит из Z-кратно заряженного ядра \ составляющего почти всю массу
атома, и в нейтральном состоянии из Z электронов, которые по
представлению Розерфорда вращаются вокруг ядра, подобно планетам в
солнечной системе. При этом удерживающие силы суть силы
электростатического происхождения, т. е. силы взаимодействия заряженных
частиц.
1 Новые исследования Дж. Томсона, Розерфорда, Астона, Д е м-пете'ра
показали, что ядра в свою очередь состоят из электронов и ядер водорода,
носящих название протонов. Этим подтверждается старая гипотеза Проута
правда, в немного измененной форме. Отклонение атомных весов от целых
чисел, что не могла объяснить прежде эта гипотеза, можно свести теперь к
изотопии и дефекту массы, но область ядерной механики еще мало известна,
