Struktura atoma - Darko Stevanović - Jelena FranetaNašaŠkola.Net
Takmičenje na portalu www.nasaskola.net
"biramo najbolju lekciju"
februar 2012. godine,
Ćelijske organele,
Hemija,
Darko Stevanović, Jelena Franeta,
Gimnazija Aleksinac
Struktura atoma - Darko Stevanović - Jelena FranetaNašaŠkola.Net
Takmičenje na portalu www.nasaskola.net
"biramo najbolju lekciju"
februar 2012. godine,
Ćelijske organele,
Hemija,
Darko Stevanović, Jelena Franeta,
Gimnazija Aleksinac
An Approach to the Concept of Energy for Primary School: Disciplinary Framewo...SEENET-MTP
The SEENET-MTP Seminar: Trends in Modern Physics
19–21 August 2011, Niš, Serbia
Talk by Frederico Corni, Faculty of Education, University of Modena аnd Reggio Emilia, Italy
An Approach to the Concept of Energy for Primary School: Disciplinary Framewo...SEENET-MTP
The SEENET-MTP Seminar: Trends in Modern Physics
19–21 August 2011, Niš, Serbia
Talk by Frederico Corni, Faculty of Education, University of Modena аnd Reggio Emilia, Italy
Predavanje povodom Svetske godine fizike:
ČUDESNA GODINA - Albert Ajnštajn i teorija relativnosti (za neupućene)
PREDAVAČ: Milan Milošević
Četvrtak, 12. maj u 20h
AD Alfa, Prirodno-matematički fakultet, Niš
Predavač: prof. dr Goran Đorđević (Departman za fiziku Prirodno-matematičkog fakulteta u Nišu)
Predavanje je održano 5. decembra 2015. godine na akreditovanom seminaru za nastavnike "Sa krova do zvezda"
G. Djordjevic - "Savremena kosmologija i gravitacioni talasi"Društvo fizičara Niš
Predavanje prof. dr Gorana Djordjevica odrzano u Surdulici, 25. novembra 2016 godine u okviru projekta "Fizika za sve", koji je realizovao Departman za fiziku PMF-a.
Radu Constantinescu "Scientific research: Excellence in International context"
Ernest Rutherford and The Discovery of Atomic Nucleus
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. “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. ´
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. ´
Ernest Rutherford (1871-1937): 100 g. od otkrica
atomskog 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. 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. 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. 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. 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. “Anatomija” atoma – eksperimenti sa rasejanjem
ˇ
α-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.
Hans Geiger (1882‐1945) Ernest Marsden (1889‐1970)
Geiger i Rutherford (1912)
Beograd - 2011 ´
B. Dragovic Nuklearno jezgro 10/15
11. Prva strana rada Phil. Mag. 21 (6), 669–688 (1911).
Beograd - 2011 ´
B. Dragovic Nuklearno jezgro 11/15
12. ˇ
Procena 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. Saturnski Nagaoka model atoma (1904)
Hantaro Nagaoka (1865‐1950) Saturnski Nagaoka model atoma (1904)
Beograd - 2011 ´
B. Dragovic Nuklearno jezgro 13/15
14. 5. PERIOD. 1919-1937: Direktor Cavendish
Laboratory, 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. ˇ
Kratak 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