ฟิสิกส์อะตอม 2 แบบจำลองอะตอมของทอมสัน และรัทเทอร์ฟอร์ด

1. ฟิสิกส์อะตอม 2
แบบจำลองอะตอมของทอมสัน
แบบจำลองอะตอมของรัทเทอร์ฟอร์ด

2. “ อะตอมมีลักษณะเป็นทรงกลม ประกอบไปด้วยโปรตอนซึ่งมี
ประจุบวก และอิเล็กตรอนซึ่งมีประจุลบกระจำยอยู่ทั่วไปอย่ำง
สม่ำเสมอและในอะตอมที่เป็นกลำงทำงไฟฟ้ ำจะมีจำนวนโปรตอน
เท่ำกับจำนวนอิเล็กตรอน ”

4. OF THE ATOM
BY J. J. THOMSON

5. ตำมแบบจำลองอะตอมของทอมสัน ข้อใด
กล่ำวถูกต้อง
 1. อะตอมมีลักษณะเป็นทรงกลม โดยเนื้อของทรงกลม
เป็นประจุบวกกระจำยอย่ำงสม่ำเสมอและมีอิเล็กตรอน
ฝังอยู่ในเนื้อทรงกลม
 2. ปริมำณประจุบวกและปริมำณประจุลบมีจำนวน
เท่ำกัน
 3. ในสภำพปกติอะตอมเป็นกลำงทำงไฟฟ้ ำ
 4. ถูกทุกข้อ

6. สิ่งควรทรำบ
เลขอะตอม = จำนวนโปรตอน = ลำดับในตำรำงธำตุ
ดังนั้น หำกทรำบเลขอะตอมจะบอกได้ว่ำเป็นธำตุอะไร
อะตอมปกติ จำนวน p = จำนวน e
•หำกอะตอมปกติรับ e เพิ่ม จะมีประจุรวมเป็นลบ
•หำกอะตอมปกติเสีย e ออก จะมีประจุรวมเป็นบวก

7. ลองคิด
ถ้ำเรำยิงปืนลมพลำดเป้ ำบ่อยครั้ง
นำน ๆ ครั้งเรำจึงจะยิงเข้ำเป้ ำ
แสดงว่ำเป้ ำนั้นมีขนำดเล็กหรือใหญ่

8. แบบจำลองอะตอมของ
รัทเทอร์ฟอร์ด (RUTHERFORD)
อะตอมมีลักษณะโปร่ง ประกอบด้วย
ประจุไฟฟ้าบวกที่รวมกันอยู่ที่ศูนย์กลาง
เรียกว่า นิวเคลียส ซึ่งถือว่าเป็นที่รวมของ
มวลเกือบทั้งหมดของอะตอม โดยมี
อิเล็กตรอนเคลื่อนที่รอบๆนิวเคลียสด้วย
ระยะห่างจากนิวเคลียสมาก เมื่อเทียบกับ
ขนาดของนิวเคลียส และระหว่าง
นิวเคลียสกับอิเล็กตรอนเป็นที่ว่างเปล่า"

9. หำกเป็นไปตำมแบบจำลองอะตอมของทอมสัน รังสีเกือบทั้งหมดต้อง
เบี่ยงเบนกำรเคลื่อนที่ เพรำะเกิดแรงผลักระหว่ำงประจุบวกของรังสีแอลฟำ
กับโปรตอน และหำกรังสีแอลฟำพุ่งชนโปรตอนจะทำให้โปรตอนกระเด็นไป
เพรำะ รังสีแอลฟำมีมวลมำกกว่ำ รังสีแอลฟำจะไม่สะท้อนกลับออกมำเลย
++
+
+
+
+
+
+
รังสีแอลฟ่ ำ ()
แผ่นทองคำ
แนวคิดตำมแบบจำลองของทอมสัน

10. Expected Results Observed Results

12. ข้อสังเกตที่แบบจำลองอะตอมของทอมสันตอบไม่ได้
1. ทำไมประจุบวกรวมกันเป็นเนื้ออะตอมได้ ทั้งที่ประจุ
บวกต้องออกแรงผลักกัน
2. ถ้ำอิเล็กตรอนสั่นแบบซิมเปิลฮำร์มอนิกจะให้
สเปกตรัมแบบต่อเนื่องแต่จำกกำรทดลองพบว่ำ
อะตอมให้สเปกตรัมแบบเส้น ไม่ต่อเนื่อง

13. ERNEST RUTHERFORD
ทำกำรทดลองโดยยิงอนุภำคแอลฟำ
(alpha particle) ผ่ำนแผ่นทองคำบำงๆ
พบว่ำอนุภำคแอลฟำส่วนใหญ่เดินทำง
เป็นเส้นตรงทะลุผ่ำนแผ่นทองคำไปโดย
ไม่เบี่ยงเบน แต่มีหลำยอนุภำคเบี่ยงเบน
จำกแนวทำงเดิมเป็นมุมโต บำงส่วน
สะท้อนกลับเกือบเป็นเส้นตรง

14. กำรทดลองของ Rutherford

18. http://micro.magnet.fsu.edu/electromag/java/rutherford/index.html
กำรทดลองเสมือน

19. บทสรุปกำรทดลองของ RUTHERFORD
มวลส่วนใหญ่ของอะตอมรวมกันอยู่
อย่ำงหนำแน่นในบริเวณที่เป็น
ปริมำตรน้อยๆ และบริเวณส่วนใหญ่
ของอะตอมเป็นที่ว่ำงเปล่ำ

20. ผลกำรทดลองของรัทเทอร์ฟอร์ด
 อนุภำคแอลฟำส่วนใหญ่ทะลุผ่ำนแผ่นทองคำไป
เป็นเส้นตรง
 อนุภำคบำงส่วนหักเหหรือบ่ำยเบนไปจำก
แนวเดิม เมื่อผ่ำนแผ่นทองคำ
 และมีอนุภำคจำนวนน้อยมำกที่หักเหสะท้อน
กลับมำทำงด้ำนหน้ำของแผ่นทองคำ

21. อภิปรำยผลกำรทดลองของรัทเทอร์ฟอร์ด
อนุภำคแอลฟำส่วนใหญ่ทะลุผ่ำนแผ่นทองคำไปเป็น
เส้นตรงแสดงได้ว่ำภำยในอะตอมจะต้องมีที่ว่ำงมำกมำย
อนุภำคบำงส่วนหักเหหรือบ่ำยเบนไปจำกแนวเดิม เมื่อ
ผ่ำนแผ่นทองคำ แสดงว่ำภำยในต้องมีอนุภำคที่เป็นบวกอยู่
แต่มีขนำดเล็กนิดเดียว
และมีอนุภำคจำนวนน้อยมำกที่หักเหสะท้อนกลับมำทำง
ด้ำนหน้ำของแผ่นทองคำ แสดงว่ำต้องมีอนุภำคที่มีมวลมำก
แต่มีขนำดเล็กรวมกันเป็นกลุ่มอยู่ภำยในอะตอม

22. สรุปแบบจำลองรัทเทอร์ฟอร์ด
1. อะตอมเป็นกลำงทำงไฟฟ้ ำโดยที่มีประจุบวกอัดแน่นอยู่ตรงกลำงเรียกว่ำ
นิวเคลียส และมีประจุลบคืออิเล็กตรอนวิ่งอยู่รอบ ๆ นิวเคลียสและห่ำงจำก
นิวเคลียสมำก
2. รัทเทอร์ฟอร์ดคำนวณพบว่ำเส้นผ่ำศูนย์กลำงของนิวเคลียสมีค่ำประมำณ
10-15– 10-14 เมตร แต่อะตอมมีเส้นผ่ำศูนย์กลำงประมำณ 10-10 เมตร แสดงว่ำ
อะตอมมีขนำดใหญ่กว่ำนิวเคลียสมำก
3. รัทเทอร์ฟอร์ดทดลองยิงอนุภำคแอลฟำเข้ำไปตรง ๆ
กับนิวเคลียสของทองคำพบว่ำเกิดกำรสะท้อนกลับเป็นเส้น
ตรงแสดงว่ำพลังงำนจลน์เท่ำกับพลังงำนศักย์ไฟฟ้ ำ

23. คำถำมเล่นๆ นะ

24. เมื่อยิงอนุภำคแอลฟ่ ำไปยังแผ่นโลหะทองบำง ๆ
(เลียนแบบกำรทดลองของรัทเทอร์ฟอร์ด) ปรำกฏกำรณ์
ในข้อใดมีโอกำสเกิดได้น้อยที่สุด
ก. อนุภำคแอลฟ่ ำจะวิ่งผ่ำนทะลุผ่ำนทองคำเป็นเส้นตรง
ข. อนุภำคแอลฟ่ ำจะวิ่งสะท้อนกลับ
ค. อนุภำคจะวิ่งเบนไปจำกแนวเส้นตรงเล็กน้อย
ง. อนุภำคแอลฟ่ ำจะวิ่งเบนไปจำกแนวเส้นตรงค่อนข้ำงมำก

25. ผลกำรทดลองของรัทเทอร์ฟอร์ดในข้อใด
ที่ไม่สอดคล้องกับแบบจำลองอะตอมของทอมสัน
1. อนุภำคแอลฟำผ่ำนทะลุแผ่นทองคำมีลักษณะเป็นเส้นตรง
2. อนุภำคแอลฟำผ่ำนทะลุแผ่นทองคำไปได้ แต่มีกำรเบี่ยงเบน
3. อนุภำคแอลฟำวิ่งชนแผ่นทองคำแล้วสะท้อนกลับ
4. อนุภำคแอลฟำบำงอนุภำคถูกดูดกลืน

26. ตำมแบบจำลองอะตอมของรัทเทอร์ฟอร์ด ข้อใด
กล่ำวถูกต้อง
1. อะตอมมีลักษณะเป็นทรงกลม มีนิวเคลียสอยู่ที่จุดศูนย์กลำง มี
อิเล็กตรอนเคลื่อนอยู่รอบ ๆ นิวเคลียส
2. ภำยในนิวเคลียสจะมีอนุภำคที่มีประจุไฟฟ้ ำบวกรวมกันอยู่
3. เนื้อที่ส่วนใหญ่ภำยในอะตอมเป็นที่ว่ำงเปล่ำ
4. เมื่อยิงอนุภำคแอลฟำเข้ำไปในอะตอมของทองคำ อนุภำคแอลฟำไม่
มีโอกำสที่จะสัมผัสนิวเคลียสเลยเพรำะจะเกิดกำรเบี่ยงเบนออกจำก
นิวเคลียส
5. ถูกทุกข้อ

27. แบบจำลองอะตอมของ RUTHERFORD
•อะตอมประกอบด้วยนิวเคลียสเล็กๆซึ่งเป็นมวลทั้งหมดของ
อะตอมและมีประจุบวก โดยมีอิเล็กตรอนโคจรอยู่รอบ
นิวเคลียสคล้ายระบบสุริยะ

28. ปัญหำของแบบจำลองอะตอมของ
RUTHERFORD
1. เหตุใดอิเล็กตรอนวิ่งวนรอบนิวเคลียสได้โดยไม่สูญเสีย
พลังงำน
2. เหตุใดประจุไฟฟ้ ำบวกหลำยประจุจึงรวมกันอยู่ภำยใน
นิวเคลียสได้ทั้งที่มีแรงผลักระหว่ำงประจุ

29. ขยำยควำมปัญหำ
• เหตุใดอิเล็กตรอนที่วิ่งวนรอบนิวเคลียสจึงไม่สูญเสียพลังงาน
เนื่องจากตามทฤษฎีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ า อิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่
โดยมีความเร่งจะแผ่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ าออกมา เป็นผลให้
พลังงานจลน์ของอิเล็กตรอนลดลง ดังนั้นอิเล็กตรอนซึ่ง
เคลื่อนที่รอบนิวเคลียสและมีความเร่ง จะสูญเสียพลังงานจลน์
ทาให้อิเล็กตรอนวิ่งช้าลง รัศมีการเคลื่อนที่จะน้อยลงๆและใน
ที่สุดจะวนเข้าไปรวมกับนิวเคลียส

30. • อะตอมที่มีอิเล็กตรอนจานวนมากมีการจัดเรียงตัวของ
อิเล็กตรอนอย่างไร
• ประจุไฟฟ้ าบวกหลายประจุในนิวเคลียสอยู่รวมกัน
ภายในนิวเคลียสได้อย่างไร ทั้งๆที่มีแรงผลักทางไฟฟ้ า
ขยำยควำมปัญหำ

31. แบบฝึกหัด 19.4