Farg’ona davlat universiteti Fizika-matematika fakulteti Fizika va astranomiya o’qitish metodikasi yo’nalishi 17. 110-guruh talabasi Oripova O’g’iloyning Nazariy

Oripova O’

Farg’ona davlat universiteti
Fizika-matematika fakulteti
Fizika va astranomiya o’qitish metodikasi
yo’nalishi 17.110-guruh talabasi
Oripova O’g’iloyning
Nazariy fizika fanidan
“Atomning qanday modellarini bilasiz va ularni qanday tushuntirasiz”
mavzusida tayyorlagan

Mustaqil ishi



Farg’ona – 2020

Mavzu: Atomning qanday modellarini bilasiz va ularni qanday tushuntirasiz.

Reja:

1. 
   Atom nima?
   
2. 
   Atom tuzilishining modellari.
   
3. 
   Atom tuzilishining Tomson modeli.
   
4. 
   Rezerford tajribasi.
   

1. 
   Atom nima?
   

Atom (yun. atomos – bo‘linmas) – kimyoviy elementning barcha xossalarini o‘zida mujassamlashtirgan eng kichik zarrasi. Dastlabki "bo‘linmas" nomini olgan bu zarraning ichki tuzilishi anchagina murakkab. Atom musbat zaryadlangan negiz (yadro) va yadro atrofida harakatlanuvchi elektronlardan tashkil topgan. Atom markazida barcha massasi jamlangan musbat zaryadlangan negiz (yadro) joylashgan; atrofida o‘lchovlari (~ 10~8 sm) atom o‘lchovlarini ifodalaydigan elektron qobiklarini hosil qiluvchi elektronlar harakat qiladi. Atom yadrosi protonlar va neytronlardan tashkil topgan. Atomdagi elektronlar soni yadrodagi protonlar soniga teng (atomdagi barcha elektronlar zaryadi yadro zaryadiga teng), protonlar soni elementning davriy tizimidagi tartib raqamiga teng. Atom elektronlarni tutib olib yoki berib, manfiy yoki musbat zaryadlangan ionlarga aylanadi. Atomning kimyoviy xossalari asosan tashqi qobikdagi elektronlar soni bilan aniqlanadi; kimyoviy qo‘shilib, atomlar molekulalar hosil qiladi. Atomning ichki energiyasi uning muhim ko‘rsatkichi hisoblanadi. Ichki energiya ma’lum (diskret) qiymatlarga ega bo‘lishi va u sakrashsimon kvant o‘tishlardagina o‘zgarishi mumkin. Ma’lum qiymatdagi energiyani yutib, atom qo‘zg‘algan holat (energiyaning yuqoriroq sathi)ga o‘tadi. Atom foton chiqarib, qo‘zg‘algan holatdan kichik energiyali holat (energiyaning pastroq sathi)ga o‘tadi. Atomning eng kichik energiyasiga mos sathi asosiy sath, atom markazida Ze musbat zaryadli massiv yadro joylashgan, yadro atrofida – Ze elektronlar aylanadi. Atomning deyarli hamma massasi yadroda to‘plangan. qolganlari esa qo‘zg‘algan sathlar deyiladi. Atom tuzilishi haqidagi fan ("Atom fizikasi" "Yadro fizikasi", "Elementar zarralar fizikasi" va boshqa yo‘nalishlar) nazariyasi ancha murakkab bo‘lib, fizikaning deyarli barcha yutuqlariga va hozirgi zamon matematik apparat yutuqlariga tayanadi.

2. 
   Atom tuzilishining modellari.
   

Qadimgi grek faylasuflari Levkipp va Demokritlarning ta’limotiga asosan, atom – moddaning bo‘linmas zarrasi bo‘lib, sezgi organlar seza olmaydigan darajada kichik o‘lchamga ega degan tasavvurlar fanda uzoq vaqtgacha hukm surdi. “Atom” so‘zi grekcha “atomos” so‘zidan olingan bo‘lib, “bo‘linmas” degan ma’noni bildiradi.

XIX asrning oxirlarida o‘tkazilgan bir qator olamshumul tajribalar natijalari atomning murakkab tuzilishga ega ekanligi to‘g‘risidagi fikrlarni oydinlashtirdi.

XX asr boshlarida atomlarning mavjudligi, ularning o‘lchami 10^–8 sm tartibda bo‘lgan murakkab elektr tizimidan iboratligi, atomda musbat va manfiy zaryadlar mavjudligi, manfiy zaryadlarni tashuvchilar elektronlar ekanligi aniqlangan edi. Lekin musbat zaryadlarni tashuvchilar (protonlar) hali noaniq, musbat ionlar mavjudligi esa ma’lum edi. Kun tartibida atom tuzilishini aniqlash vazifasi turar edi. Atom tarkibidagi musbat va manfiy zaryadlar o‘zaro kompensasiyalanishi sababli atom bir butun holda neytraldir. Atom tuzilishining ikkita nazariy modeli mavjud edi. Birinchisi 1901-yilda J.Tomson tomonidan taklif qilingan. Bu modelga asosan atom musbat zaryadlangan sfera bo‘lib, manfiy zaryadli elektronlar sfera sirti bo‘ylab taqsimlangan. Elektronlar musbat zaryadlangan sfera elementi bilan Kulon qonuni bo‘yicha o‘zaro ta’sirlashadi. Elektronlar o‘z muvozanati atrofida tebranishida atom energiya nurlaydi. Ikkinchi modelga asosan atom Quyosh tizimi tuzilishi singari tuzilgan. Bu atom tuzilishining planetar modeli edi. Planetar model to‘g‘risidagi dastlabki tasavvurlar 1903-yilda Kelvin va X.Nagaoka tomonidan aytilgan. Bu modelga asosan atomning markazida musbat zaryadlangan yadro joylashgan bo‘lib, uning atrofida elektronlar planetalar singari harakatlanadi. Elektronlar yadroning Kulon tortishish kuchlari orqali ushlab turiladi. Atomning turg‘unligini tushuntirishda bu har ikki nazariy model ham ma’lum qiyinchiliklarga uchradi. Atom tuzilishi haqiqatan ham qanday ekanligini bilish uchun tajribalar o‘tkazish talab qilindi. Bunday tajribalar 1911-yilda ingliz fizigi E. Rezerford tomonidan o'tkazildi.

3. 
   Atom tuzilishining Tomson modeli.
   

1897 yilda J.Tomson tomonidan elektron kashf qilindi. 1901 yilda esa Tomson atom tuzilishining birinchi modelini taklif qildi. Tomson modeliga asosan atom musbat zaryadlangan sfera bo‘lib, unda manfiy zaryadlangan elektronlar taqsimlangan. Sferaning yig‘indi musbat zaryadi elektronlarning yig‘indi manfiy zaryadiga teng bo‘lib, atom sistemasi bir butun holda neytraldir. Musbat zaryadlangan sferaning o‘lchami butun atomning radiusi tartibida, ya’ni 10–10m. Atomning nurlanishi elektronlarning muvozanat holatlari atrofida kichik tebranishlari natijasida hosil bo‘ladi. Tomson modelida atomga tushgan alfa-() zarra juda kichik burchakka og‘adi.

Bu esa Tomson atomi ichkarisida elektr maydonining kuchsiz ekanligini ko‘rsatadi. Bir tekis zaryadlangan sfera ichidagi maydon kuchlanganligi quyidagi formula orqali aniqlanadi:

Bu formulada e – sfera zaryadi, R – uning radiusi, r – elektronning
muvozanat holatdan chetlanishi. Muvozanat holatdan (sfera markazidan) r – oraliqda turgan elektronga ta’sir etadigan kvazielastik kuch quyidagichaifodalanadi:



Biror yo‘l bilan muvozanat holatdan chiqarilgan electron

chastota bilan tebranadi.

Yuqoridagi formulada m – elektron massasi, R – atom radiusi, e –elektron zaryadi. Tomson modelidan foydalanib atom radiusi (o‘lchami) aniqlangan.


R ning bu qiymati atomning gazokinetik o‘lchamiga to‘g‘ri keladi. Buni Tomson modelining tasdig‘i ham deyish mumkin. Keyinchalik Tomson modelining yaroqsizligi aniqlandi. Tomson modeli hozirgi vaqtda atom tuzilishi haqidagi tasavvurlarning rivojlanish bosqichlaridan biri sifatida tarixiy ahamiyatga egadir.

4. 
   Rezerford tajribasi.
   

1911-yilda Tomsonning sobiq assistenti professor Ernest Rezerford o‘zining shogirdlari Gans Geyger va Ernest Marsdenlar bilan alfa zarralarning yupqa metall folgalarda sochilishi ustida bir qator tajribalar o‘tkazdi. Bunday tajribalar atom tuzilishining Tomson modeli yaroqsiz ekanligini ko‘rsatdi. Bu esa Rezerfordning atom tuzilishi to‘g‘risidagi faraziga asos bo‘ldi: atom diametri juda kichik (10^–14 m), atomning barcha musbat zaryadi va massasining katta qismi to‘plangan yadrodan iborat bo‘lib, yadro (yadro – “mag‘iz” degan ma’noni bildiradi) manfiy zaryadlangan elektronlar buluti bilan o‘ralgan. Atomning o‘zining o‘lchami 10–10 m tartibidadir. Atomning neytralligi esa elektronlarning manfiy zaryadi yadroning musbat zaryadiga tengligidan kelib chiqadi. Alfa zarralarning sochilishi ustida o‘tkazilgan tajribalarda Rezerford yupqa oltin folgasini (Z=79) ²¹⁴Po yemirilishida hosil bo‘ladigan alfa zarralar
bilan bombardimon qildi. Folgadan o‘tayotganda sochilgan alfa zarralarning sochilish burchagini aniqlagan holda, alfa zarrani sochayotgan nishon atomlarning (oltin atomlarining) tuzilishini aniqlash mumkin edi. Alfa zarra geliy atomi yadrosi bo‘lib, ikki proton va ikki neytrondan iborat. Rezerford va Tomas Royds 1909 yilda alfa zarra zaryadi 2e ga teng ekanligini aniqlagan edilar. Rezerford o‘z modeli va Tomson modeli asosida sochilish burchagi θ ni nazariy hisobladi. Natijalarini tajriba natijalari bilan taqqosladi. Tomson modelida atomga tushgan alfa zarra dastlabki yo‘nalishidan ahamiyatsiz bo‘lgan juda kichik burchakka og‘adi, bu esa atom ichida elektr maydonining nisbatan kuchsiz ekanligini ko‘rsatadi. Rezerford atomida alfa zarralarning dastlabki yo‘nalishidan og‘ish burchagi kattaligi kuzatiladi. Buning sababi atomning barcha musbat zaryadi +Ze kichik hajmda – yadroda to‘planganligidir.

Koʻpchilik α-zarralar ogʻir yadro yonidan, unga tegib ketmasdan uchib oʻtadi, biroq bunda u orqaga «sakrab ketishi» mumkin.

Rezerford tajribalari atomning yadro modeli ni yaratish uchun asos boʻldi. Bu model bizning atom tuzilishi haqidagi bugungi tasavvurlarimizni ifodalaydi.