Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.

Ernest Rutherford and The Discovery of Atomic Nucleus

1,390 views

Published on

The SEENET-MTP Seminar: Trends in Modern Physics
19–21 August 2011, Niš, Serbia

Talk by Branko Dragovich, Institute of Physics, Belgrade

Published in: Education
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

Ernest Rutherford and The Discovery of Atomic Nucleus

  1. 1. ´ERNEST RADERFORD I OTKRICE ATOMSKOG JEZGRA Branko Dragovi´ c http://www.ipb.ac.rs/˜ dragovich dragovich@ipb.ac.rs Institut za fiziku Beograd Seminar za nastavnike fizike: Savremene metode nastave fizike 19 - 21. 08. 2011 Niˇs Beograd - 2011 ´ B. Dragovic Nuklearno jezgro 1/15
  2. 2. “Rodjenje” atomskog jezgra 1911. g. E. Rutherford (1871-1937) 1 7. marta 1911. godine na sednici Manˇ esterskog c knjiˇ evnog i filozofskog druˇ tva Ernest Rutherford je z s odrˇ ao predavanje o rasejanju α− i β−zraka na folijama z zlata i strukturi atoma. 2 Rad je publikovan u aprilu u Proceedings of the ˇ Manchester Literary and Philosophical Society, a sira ˇ verzija je stampana u majskom broju Philosophical Magazine 21 (6), 669–688 (1911). 3 ˇ Ovi dogadjaji su objavili coveˇ anstvu “rodjenje” atomskog c jezgra i poˇ etak nuklearne ere. c 4 c ˇ Za ovakvo otkri´ e bio je potreban pravi covek, u pravo vreme i na pravom mestu. Bio je to Ernest Rutherford. Beograd - 2011 ´ B. Dragovic Nuklearno jezgro 2/15
  3. 3. ´Model atoma pre otkrica jezgra 1 Tokom 19. veka iskristalisao se pojam atoma u vidu strukturne jedinice hemijskog elementa. 2 ¨ 1895. W.C. Rontgen otkrio X-zrake, a 1896. A.H. Becquerel otkrio prirodnu radioaktivnost. 3 1897. g. J.J. Thompson je otkrio elektron. 4 1904. g. Thomson uvodi “pudinski” model atoma: atom je u obliku pudinga sfernog oblika ravnomerno pozitivno naelektrisanog unutar kojeg su ravnomerno rasporedjeni elektroni, tako da je atom kao celina neutralan. 5 1909. g. eksperimenti Geigera i Marsdena (pod rukovodstvom Rutherforda) sa rasejanjem α-ˇ estica na c folijama zlata ne potvrdjuje “pudinski” model. J.J. Thompson (1856-1940) Plum pudding model Beograd - 2011 ´ B. Dragovic Nuklearno jezgro 3/15
  4. 4. ´Ernest Rutherford (1871-1937): 100 g. od otkricaatomskog jezgra i 140 g. od rodjenja. Periodi zivota prema mestu boravka ˇ 1 1871-1895: New Zealand. 2 1895-1898: Cavendish Laboratory, University of Cambridge, England. 3 1898-1907: McGill University, Montreal, Canada. 4 1907-1919: University of Manchester, England. 5 1919-1937: Direktor Cavendish Laboratory, University of Cambridge, England. Beograd - 2011 ´ B. Dragovic Nuklearno jezgro 4/15
  5. 5. 1. PERIOD. 1871-1895: New Zealand. ˇ Deda i otac doselili se iz Skotske na Novi Zeland u potrazi za boljim zivotom. ˇ 30 avgusta 1871. god. rodio se Ernest Rutherford (blizu grada Nelson) kao 4. od 12-ero dece. Samo je Ernesta sudbina bogato obdarila. ˇ Skolu i studije je zavrˇ io odliˇ no i kao najbolji. s c ˇ U toku skolovanja pokazivao je izrazit interes za matematiku i fiziku, ali i za druge predmete. Ve´ kao c student istakao se istraˇ ivanjem detekcije z elektromagnetnih talasa. ˇ Posle studija predaje u srednjoj skoli. 1895. dobija prestiˇ nu stipendiju i odlazi u Kevendiˇ z s laboratoriju, Univerzitet u Kembridˇ u, Engleska. z Beograd - 2011 ´ B. Dragovic Nuklearno jezgro 5/15
  6. 6. 2. PERIOD. 1895-1898: Cavendish Laboratory,University of Cambridge, England. Radi u grupi Tomsona. Nastavlja da radi na detekciji elektromagnetnih talasa i napravio 1896. g. detektor koji ˇ registruje ELM-talase na rastojanju 3 km, sto je tada bio svetski rekord. U periodu 1895-1897. dogodila su se 3 krupna otkri´ a: c Rentgenski zraci (1895), Bekerelovi zraci (1896), Tomsonovo otkri´ e elektrona (1897). c Raderford napuˇ ta istraˇ ivanja detekcije elektromagnetnih s z talasa i posve´ uje se istraˇ ivanju Bekerelovih zraka. c z Stavlja Bekerelove zrake pod elektriˇ no i magnetno polje i c zakljuˇ uje da postoje tri komponente koje naziva alfa c ˇ ˇ cestice, beta cestice i potom joˇ gama zraci. Time se s zavrˇ ava njegov prvi period boravka u Kevendiˇ s s laboratoriji. Beograd - 2011 ´ B. Dragovic Nuklearno jezgro 6/15
  7. 7. 3. PERIOD. 1898-1907: McGill University, Montreal,Canada. Raderford nastavlja rad na izuˇ avanju radioaktivnosti. c Uvodi pojam polu-ˇ ivota radioaktivnih elemenata. z Pokazuje (u saradnji s hemiˇ arem Frederiko Sodi) da je c prirodna radiaktivnost spontana transmutacija nekih hemijskih elemenata. Radi na utvrdjivanju hemijskog sastava α-ˇ estica i c demonstrira da su to atomi helijuma bez 2 elektrona. 1900. g. odlazi na odmor u Novi Zeland i vra´ a se c ˇ oˇ enjen. 1903. g. je izabran za clana Londonskog z kraljevskog druˇ tva (engleska akademija nauka). s Beograd - 2011 ´ B. Dragovic Nuklearno jezgro 7/15
  8. 8. 4. 1907-1919: University of Manchester, England. Nastavlja rad sa α-ˇ esticama, naroˇ ito rasejanje α-ˇ estica c c c na fojijama zlata i nekih drugih metala. 1908. g. dobija Nobelovu nagradu iz hemije ”for his investigations into the disintegration of the elements, and the chemistry of radioactive substances”. Raderford: ”Imao sam posla sa mnogim transformacijama sa raznim periodima, ali najbrˇ a od svih je moja sopstvena z transformacija za jedan momenat iz fiziˇ ara u hemiˇ ara”. c c 1911. g. Raderford objavljuje svoje najve´ e otkri´ e – c c otkri´ e atomskog jezgra. c 1917. g. Raderford (kao prvi pravi alhemiˇ ar) vrˇ i prve c s eksperimente iz veˇ taˇ ke transmutacije elementa u s c nuklearnoj reakciji α + 14 N → 17 O + p, ˇ gde je p konstituent jezgra i naziva tu cesticu proton. Beograd - 2011 ´ B. Dragovic Nuklearno jezgro 8/15
  9. 9. “Anatomija” atoma – eksperimenti sa rasejanjem ˇα-cestica Od 1909. g. eksperimenti (Geigera i Marsdena pod rukovodstvom Rutherforda) rasejanja α- i β-ˇ estica iz c radiuma na folijama zlata i nekih drugih metala. Nerelativistiˇ ki izraz za diferencijalni efikasni presek c 2 Ze2 dσ(θ) = dΩ 8πε0 mv 2 sin2 θ 2 Šema aparature Rasejanje alfa-zraka Beograd - 2011 ´ B. Dragovic Nuklearno jezgro 9/15
  10. 10.                            Hans Geiger (1882‐1945)                                   Ernest Marsden (1889‐1970)                                                                   Geiger i Rutherford (1912)    Beograd - 2011 ´ B. Dragovic Nuklearno jezgro 10/15
  11. 11. Prva strana rada Phil. Mag. 21 (6), 669–688 (1911). Beograd - 2011 ´ B. Dragovic Nuklearno jezgro 11/15
  12. 12. ˇProcena velicine jezgra Radijus jezgra je oko 104 puta manji od radijusa atoma. 2e · Ze E= , E ∼ 5Mev , R ∼ 10−12 cm 4πε0 R Skoro sva masa atoma (viˇ e od 99,9%) je skoncentrisana s u jezgru. Sve pozitivno naelektrisanje je u jezgru atoma i jednako Q = Ze. Poˇ etni (Rutherfordov, planetarni) izgled atoma c Rutherfordov atom Beograd - 2011 ´ B. Dragovic Nuklearno jezgro 12/15
  13. 13. Saturnski Nagaoka model atoma (1904)                   Hantaro Nagaoka (1865‐1950)                            Saturnski Nagaoka model atoma (1904)  Beograd - 2011 ´ B. Dragovic Nuklearno jezgro 13/15
  14. 14. 5. PERIOD. 1919-1937: Direktor CavendishLaboratory, University of Cambridge, England. Nastavlja rad u nuklearnoj fizici. Rukovodi Kevendiˇs ˇ laboratorijom, gde se skoluju mnogi istaknuti nuklearni i drugi fiziˇ ari. c 1920. predvideo postojanje neutrona u jezgru, kojeg je ˇ 1932. otkrio Cedvik (J. Chadwick). 1925-30. Predsednik Royal Society of London. 1931. dobio titulu “The Lord Rutherford of Nelson”. Umro 1937. i sahranjen u Westminster Abbey (London) pored Njutna, Faradeja, Darvina, Kelvina... Beograd - 2011 ´ B. Dragovic Nuklearno jezgro 14/15
  15. 15. ˇKratak zakljucak E. Rutherford je otac nuklearne fizike: 1) pokazao da je radioaktivnost spontana dezintegracija atoma; 2) otkrio strukturu atoma; 3) prvi uspeˇ an alhemiˇ ar. s c http://youtu.be/wzALbzTdnc8 H V A L A Beograd - 2011 ´ B. Dragovic Nuklearno jezgro 15/15

×