Модели атома Томсона и Резерфорда.

Представление об атомах, как о неделимых мельчайших частицах вещества возникло еще в античные времена.

Дж. Дж. Томсон, исследуя отклонение в электрических и магнитных полях частиц, испускаемых под действием света (фотоэффект) открыл электрон. Поскольку масса электрона оказалась в десятки тысяч раз меньше масс атомов, Томсон предложил модель строения атома, согласно которой атом представляет собой непрерывно заряженный положительным зарядом шар диаметром ~10^-10м в который "вкраплены" электроны ("как изюм в пудинг"). Гармонические колебания электронов около положений равновесия (гармонические осцилляции) являются причиной излучения (или поглощения) монохроматических волн атомами.

Однако, в экспериментах Ленарда по рассеянию электронов и в экспериментах Резерфорда по рассеянию -частиц на тонких металлических пленках, было показано, что почти все частицы проходили через фольгу, без рассеяния или отклоняясь на очень малые углы порядка 1-3°. И только некоторые из них (одна из 10000) отклонялись на большие углы, порядка 135-180°. Поскольку а-частица в 7300 раз тяжелее электрона, то причиной такого рассеяния не может быть ее рассеяние на электронах. Резерфорд предположил, что рассеяние а-частицы происходит на положительном заряде большой массы — "ядре" атома, размер которого, очень мал по сравнению с объемом атома (диаметр ~10^_14м). (Например, в 1м³ платины "объем" ядер равен 0,3 мм³.)

Поэтому в атоме, подавляющая часть которого состоит из пустого пространства, электроны не могут находиться в статическом равновесии. Их устойчивость может быть только динамической, как у планет в астрономии.

Резерфорд предложил планетарную модель атома. Согласно Резерфорду, атом представляет собой систему зарядов, в центре которой расположено положительное ядро с зарядом Ze, размером 10^-15—10^-14м и массой, практически равной массе атома, а вокруг ядра, в области с линейными размерами ~10^-10м, по замкнутым орбитам движется Z электронов, образуя электронную оболочку атома.

Второй закон Ньютона для электрона, движущегося по окружности под действием кулоновской силы:

где и — масса и скорость электрона на орбите радиуса r, — электри­ческая постоянная. При r 10^{-10 м скорость движения электронов} 10⁶ м/с, а ускорение 10²²м/с². Согласно классической электродинамике, ускоренно движущиеся электроны должны излучать электромагнитные волны и вследствие этого непрерывно терять энергию. В результате электрон будет приближаться к ядру и в конеч­ном счете упадет на ядро.

Кроме того, классическая планетарная модель атома не объясняет линейчатого спектра атомов.