Быстрый поиск

Из чего состоят атомы

Может показаться странным, что физики начали приходить к единому мнению относительно существования атомов именно в то время, когда становилось все более очевидным, что атомы не являются неделимыми частицами, какими их считал Демокрит, а, напротив, обладают сложной внутренней структурой. Однако ничего удивительного в этом нет: научные представления, как правило, формируются не в результате каких-то решающих экспериментов, прямо доказывающих существование того или иного явления или свойства, а в ходе продолжительного исследования этого явления во всех его взаимосвязях. Успехи, достигнутые физикой XX в. в понимании мира атомов, в большей степени обусловлены изучением составных частей атомов и их влияния на свойства атомов, нежели наблюдением за поведением атомов, находящихся в веществе. Более того, некоторые свойства твердых тел невозможно понять без знания структуры атомов.

 

Так, электрические свойства металлов удалось объяснить, только исходя из того, что электрон — одна из составных частей атома — способен существовать в твердых телах и не будучи связанным с отдельными атомами. Однако при этом трудно было узнать что-либо о свойствах самих электронов. Сведения об электронах и других составных частях атома были вначале получены на основе непосредственного исследования строения атома. Мы можем назвать, по крайней мере, два случая, когда атомы распадаются на составные части, которые существуют сами по себе, так что их удается изучать независимо от «целого» атома. Некоторые атомы обладают способностью распадаться самопроизвольно, без какого-либо внешнего воздействия. Это явление, открытое в 1896 г. Антуаном Анри Беккерелем, называется естественной радиоактивностью. Кроме того, распад атомов на части можно вызвать искусственно, сталкивая движущиеся с большими скоростями атомы между собой.

 

 

В подобных экспериментах возникают «осколки» атомов (как при разбивании обычных предметов), которые, по-видимому, более устойчивы, чем исходные атомы. Как выяснилось еще в начале нашего столетия, при этом образуются осколки всего нескольких определенных типов — они похожи друг на друга, в отличие от осколков разбитого стакана. Естественно было, поэтому предположить, что осколки изначально присутствуют в атоме и при «разбивании» атома не создаются вновь, а лишь высвобождаются. Впрочем, в дальнейшем мы увидим, что это, казалось бы, разумное предположение нельзя распространять на все взаимодействия атомов; в особенности это касается взаимодействия на субатомном уровне. Чтобы атомы при столкновениях распадались, их кинетические энергии должны превышать ту, которую они обычно имеют в земных условиях. Если бы это было не так, «целые» атомы редко встречались бы на Земле, так как они постоянно сталкиваются между собой. В звездах, где температуры очень высоки и поэтому атомы обладают колоссальными энергиями, «целые» атомы, как правило, отсутствуют. Кроме того, при столкновении атомов, движущихся с большими скоростями, часть их кинетической энергии передается образующимся осколкам, которые в результате покидают вещество и поэтому их легче обнаружить. Когда же продукты распада движутся медленно, они могут быть захвачены другими атомами прежде, чем нам удастся их обнаружить.

 

Для того чтобы атомы приобрели большую энергию, их нужно ускорить. Легче всего ускорить электрически заряженные атомы, которые можно получить, пропустив электрический ток через газ. Поскольку в нормальном состоянии атомы электрически нейтральны, появление у них электрического заряда означает, что «нечто» либо прибавляется к ним, либо отнимается у них. Но это еще почти ничего не говорит нам о природе зарядов и о том, являются ли они составными частями нейтральных атомов. Электрически заряженный атом, или ион (положительный), в электрическом поле ускоряется в направлении действия электрической силы. Если начальная скорость иона мала и сила действует на него какое-то время, то приобретенная им скорость будет всецело обусловлена действием этой силы и направлена в ту же сторону, что и сила. Другими словами, кинетическая энергия иона определяется работой по ускорению заряда, совершенной электрической силой.

 

Если сила постоянна по величине, то работа, соответствующая изменению кинетической энергии и она, будет пропорциональна пути, на протяжении которого действует сила, и величине силы. С другой стороны, произведение силы на путь пропорционально разности потенциалов (обычно измеряемой в вольтах (В)), которую проходит заряд. Во многих случаях можно считать, что изменение кинетической энергии движущегося заряда компенсируется изменением потенциальной энергии тех зарядов, которыми создаются электрические силы. Изменение кинетической энергии заряда зависит также от его величины. Как мы увидим в дальнейшем, заряд иона обычно равен всего одному или нескольким зарядам электрона (заряд электрона принимается за единицу). Работа, совершаемая над единичным зарядом при прохождении им разности потенциалов в 1 В, составляет 1эВ (электрон-вольт). В соответствии с законом сохранения энергии эта работа равна кинетической энергии заряда, приобретенной им при прохождении данной разности потенциалов. Такая единица энергии очень удобна при описании атомных процессов, поскольку, для того чтобы атомы при столкновении разрушились, обычно достаточно энергии в несколько электрон-вольт.

Рекомендуем почитать!

knyaz-yaropolk
Года правления 1132-1139     Князь...ДАЛЕЕ .....755
voennyj-stroj
Зачастую на улицах городов мы можем видеть военные...ДАЛЕЕ .....471
Для многих деньги – это власть. Они дают возможность...ДАЛЕЕ .....881
provedenie-krestyanskoj-reformy-v-kumykii-v-1860-kh-godakh
В 1860-х годах сословно-поземельная комиссия приступили к...ДАЛЕЕ .....439
zakon-sokhraneniya-energii
Другое свойство сил, рассматриваемых в классической механике,...ДАЛЕЕ .....145
silur-tretij-period-paleozoya-ekspansiya-zhizni
Силур - третий период палеозоя - начался около 440 млн лет...ДАЛЕЕ .....829
kak-proiskhodit-venchanie-v-nashe-vremya-i-dlya-chego-etot-obryad
Венчание сегодня В наше время, венчаться могут только те...ДАЛЕЕ .....1068
grammaticheskaya-norma-russkogo-yazyka
Грамматическая норма тенденцию к живому взаимодействию с...ДАЛЕЕ .....929
leonid-iz-sparty
В битве у Фермопильского ущелья он знал, что вместе со своим...ДАЛЕЕ .....1039
novyj-lunokhod-asimov
Конкурс Google Lunar X Prize является известным международным...ДАЛЕЕ .....732
trapani-sitsilijskij-serp
Факты о городе Трапани (Trapani) Трапани (Trapani) -...ДАЛЕЕ .....1007
konki-s-dvumya-lezviyami
Один из любимых рождественских подарков — коньки....ДАЛЕЕ .....1185
kakoe-samoe-urodlivoe-zhivotnoe-na-zemle-eto-ryba-kaplya
Рыбу-каплю признали самым уродливым...ДАЛЕЕ .....1542
v-2030-godu-lyudi-smogut-zhit-na-marse
Среди планет Солнечной системы, Марс – наиболее подходящий для...ДАЛЕЕ .....883
kak-plesen-smogla-pomoch-cheloveku-v-borbe-s-mikrobami-antibiotiki
Мы живем среди микроорганизмов с которыми человечество...ДАЛЕЕ .....862
gavan-rio-de-zhanejro
Бразильский город Рио-де-Жанейро был ее столицей с 1763 по 1960...ДАЛЕЕ .....1037
norma-rechevoj-deyatelnosti
На уровне речевой деятельности, или на уровне нормы, можно...ДАЛЕЕ .....744
arkhitektura-i-iskusstvo-drevnej-grechetsii
Почти все произведения искусства - храмы, статуи, живопись -...ДАЛЕЕ .....794
koptskoe-iskusstvo
Коптское искусство – это искусство египтян 4-9 веков...ДАЛЕЕ .....624
proezd-vagonov-po-odnoj-vetke-odin-nad-drugim
Защитный железнодорожный вагон    В рамках...ДАЛЕЕ .....832
vdvoe-bolshe-ili-nichego-eshche-bolshe-dvojnikov
Вернемся к рождественскому празднику. Отец семейства может...ДАЛЕЕ .....729
izuchenie-meteorov
В нашей стране уже многие годы изучением метеоров занимаются...ДАЛЕЕ .....899
kak-i-kogda-amerigo-vespuchchi-otkryl-ameriku
Веспуччи и его Америка Америго Веспуччи был итальянского...ДАЛЕЕ .....1669
kak-proiskhodit-razmnozhenie-s-pomoshchyu-yajtsekladki-yaits
Биология яйцекладки птицы. Птичье яйцо – это сложная и...ДАЛЕЕ .....1075
osobennosti-akusticheskikh-gologramm
Очень близки к микроволновым голограммам когерентных радаров...ДАЛЕЕ .....136
o-zhizni-istorii-kinokomedii
Промежуток между двумя мировыми войнами стал временем расцвета...ДАЛЕЕ .....345
tryufel
Наша планета очень большая и разнообразная. В зависимости...ДАЛЕЕ .....463
krupnejshie-afery-khkh-veka-sintez-zolota-opyt-adolfa-majta
Стекло, а также некоторые минералы, изменяют свой цвет под...ДАЛЕЕ .....1074
samye-dlinnye-nogti-v-mire
1.Ли Редмонд     Ли Редмонд,...ДАЛЕЕ .....819