2 слайд
Эрнест Резерфорд (Rutherford Ernst) 30.08.1871-19.10.1937 Английский физик, уроженец Новой Зеландии, основоположник ядерной физики, автор планетарной модели атома, член (в 1925-30 президент) Лондонского Королевского общества, член всех академий наук мира, в том числе (с 1925) иностранный член АН СССР, лауреат Нобелевской премии по химии (1908), создатель большой научной школы. Исследования посвящены радиоактивности, атомной и ядерной физике. Своими фундаментальными открытиями в этих областях заложил основы современного учения о радиоактивности и теории строения атома. Из коллекции www.eduspb.com Из коллекции www.eduspb.com
3 слайд
4 слайд
5 слайд
В Кавендишевской лаборатории Из коллекции www.eduspb.com Из коллекции www.eduspb.com
6 слайд
7 слайд
8 слайд
9 слайд
Краткая биография 1876 - 1888 - годы начального ученичества - школы в Фоксхилле к Хэйвлокке. Нельсоновский колледж для мальчиков. 1889 -Эрнест Резерфорд поступает в Кентерберийский колледж Новозеландского универси тета (Крайстчерч, Южный остров). - Степень бакалавра искусств. - Степень магистра искусств. 1884 - Начало работы над созданием магнитного детектора электромагнитных волн. 1895 - Степень бакалавра наук. Стипендия имени Всемирной выставки 1851 года.Резерфорд поступает в Кавендишевскую лабораторию Кембриджского университета (Англия). Первый докторант (research-student) Дж. Дж. Томсона. 1896- 1887 - Вместе с Дж. Дж. Томсоном Резерфорд изучает процесс ионизации газов под действием рентгеновых лучей. Прекращение работы над магнитным детектором. 1898 - Первые шаги Резерфорда В исследовании радиоактивности. Открытие неоднородности беккерелевой радиации - альфа- и бета-лучей. Профессор МакГилльского университета в Монреале. 1899 - Открытие эманации тория. 1901 - 1902 - Совместные исследования с Фредериком Содди. Отрытые естественного превращения элементов и создание теории радиоактивного распада атомов. - Избрание в члены Лондонского Королевского общества. - Первая книга Резерфорда - «Радио-активностъ». Первая Бейкерианская лекция - «Последовательность превращений в радиоактивных семействах» Из коллекции www.eduspb.com Из коллекции www.eduspb.com
10 слайд
1905 - Вторая книга Резерфорда - «Радиоактивные превращения» (цикл Силлимэновских лекций в Иельском университете, США). 1906 - Первые эксперименты по рассеянию альфа-частиц в веществе. 1907 - Переезд в Англию. Начало профессорской деятельности в университете Виктории (Манчестер). 1908 - Разработка вместе с Гансом Гейгером метода счета альфа-частиц. Окончательное установление вместе с Томасом Ройдсом гелиевой природы альфа-лучей. Нобелевская премия по химии. 1909 - 1910 - Конструирование планетарной модели атома и созревание идеи существования атомного ядра. 1911 -- Появление в «Philosophical magazine» работы Резерфорда - «Рассеяние альфа- и бета-радиаций в веществе и Структура Атома». 1912 - Начало дружбы и сотрудничества с Нильсом Бором. 1913 - Резерфорд препровождает в печать работу Нильса Бора «О структуре атомов и молекул». - Резерфорд препровождает в печать работу Генри Мозли «Высокочастотные спектры элементов». 1914 - Резерфорд получает дворянство и становится сэром Эрнстом. 1915-1917 - Работа над детектированием немецких подводных лодок. Резерфорд - «офицер связи» британско го Комитета по изобретениям и исследованиям. 1917- Начало экспериментов, завершившихся открытием искусственного превращения элементов. 1919- Появление в «Philosophical magazine» работы Резерфорда - «Аномальный эффект в азоте» (четвертой статьи из цикла «Столкновение альфа-ча стиц с легкими ядрами»). Открытие искусственного расщепления атомного ядра. - Вторая Бэйкерианская лекция - «Ядерная структура атомов». Предсказание возможного существова ния нейтрона, дейтерия, трития и гелия-3. Из коллекции www.eduspb.com Из коллекции www.eduspb.com
11 слайд
1921 - Начало сотрудничества и дружбы с П. Л. Капицей. 1923 - Президент Британской ассоциации, конгресс в Ливерпуле. 1925 -1930 - Президент Королевского общества. 1930 - Появление третьей книги Резерфорда, написанной в соавторстве с Дж. Чадвиком и Ч. Эллисом - «Излучения радиоактивных веществ». 1931 - Резерфорд получает титул барона и становится лордом Резерфордом оф Нельсон. 1932 - Резерфорд представляет Королевскому обществу Дж. Коккрофта и Э. Уолтона, проведших первую ядерную реакцию с ускоренными протонами. В том же заседании Дж. Чадвик докладывает об открытии нейтрона. 1933 - Открытие Монд- лаборатории. - Резерфорд - президент Академического совета помощи изгнанникам из гитлеровской Германии и других стран Европы. 1934 - Вместе с Маркусом Олифантом и П. Хартеком Резерфорд проводит первые ядерные реакции с тяжелым водородом. 1937- Последняя книга Резерфорда - популярная «Современная алхимия». 19 октября - Кончина Резерфорда. Из коллекции www.eduspb.com Из коллекции www.eduspb.com
Слайд 2
- Эрнест Резерфорд считается величайшим физиком-экспериментатором двадцатого столетия. Он является центральной фигурой в наших познаниях в области радиоактивности, а также человеком, который положил начало ядерной физике. Помимо своего огромного теоретического значения его открытия получили широкий спектр применения, включая: ядерное оружие, атомные электростанции, радиоактивные исчисления и исследования радиации. Влияние трудов Резерфорда на мир огромно. Оно продолжает расти и, похоже, еще увеличится в будущем.
Слайд 3
- Родился в семье колесного мастера Джеймса Резерфорда и его жены учительницы Марты Томпсон. Кроме Эрнеста в семье было еще 6 сыновей и 5 дочерей.
Слайд 4
- В Новой Зеландии в 1889 он поступил в Кентерберийский колледж и к двадцати трем годам получил три степени (бакалавра гуманитарных наук, бакалавра естественных наук, магистра гуманитарных наук). На следующий год ему присудили право на обучение в Кембриждском университете в Англии, где он провел три года как студент-исследователь под руководством Дж. Дж. Томсона, одного из ведущих ученых того времени. В двадцать семь лет Резерфорд стал профессором физики в университете Макджил в Канаде. Там он работал девять лет и в 1907 году вернулся в Англию, чтобы возглавить физический факультет Манчестерского университета. В 1919 году Резерфорд вернулся в Кембридж, на этот раз как директор Кавендишской лаборатории, и оставался на этом посту до конца жизни.
Слайд 5
- Одно из первых открытий Резерфорда заключалось в том, что радиоактивное излучение урана состоит из двух различных компонентов, которые ученый назвал альфа- и бета-лучи. Позже он продемонстрировал природу каждого компонента (они состоят из быстродвижущихся частиц) и показал, что существует еще и третий компонент, который назвал гамма-лучами.
Слайд 6
- Но Резерфорд обнаружил, что некоторые альфа-частицы, проходя сквозь золотую фольгу, отклоняются очень сильно. Фактически некоторые вообще отлетают назад! Почувствовав, что за этим кроется нечто важное, ученый тщательно посчитал количество частиц, полетевших в каждом направлении. Затем путем сложного, но вполне убедительного математического анализа он показал единственный путь, которым можно было объяснить результаты экспериментов: атом золота состоял почти полностью из пустого пространства, а практически вся атомная масса была сконцентрирована в центре, в маленьком "ядре" атома!
Слайд 7
Слайд 8
- Открытие Резерфорда также привело к появлению новой ветви науки: изучение атомного ядра. В 1919 году он добился успеха при трансформировании ядер азота в ядра кислорода, обстреливая первые быстродвижущимися альфа-частицами. Это было достижение, о котором мечтали древние алхимики.
Слайд 9
- Почти до конца жизни он отличался крепким здоровьем и умер в Кембридже в 1937 г. после непродолжительной болезни. Резерфорд похоронен в Вестминстерском аббатстве неподалеку от могил Исаака Ньютона и Чарльза Дарвина.
Слайд 10
- Личность Резерфорда постоянно поражала всех, кто с ним встречался. Он был крупным человеком с громким голосом, беспредельной энергией и заметным недостатком скромности. Когда коллеги отмечали сверхъестественную способность Резерфорда всегда находиться "на гребне волны" научных исследований, он сразу отвечал: "А почему бы и нет? Ведь это я вызвал волну, не так ли?" Немногие ученые стали бы возражать против этого утверждения.
Посмотреть все слайды
Слайд 1
Текст слайда:
Эрнест Резерфорд
Слайд 2
Текст слайда:
Слайд 3
Текст слайда:
Эрнест Резерфорд
Родился в семье колесного мастера Джеймса Резерфорда и его жены учительницы Марты Томпсон. Кроме Эрнеста в семье было еще 6 сыновей и 5 дочерей.
Слайд 4
Текст слайда:
Слайд 5
Текст слайда:
Одно из первых открытий Резерфорда заключалось в том, что радиоактивное излучение урана состоит из двух различных компонентов, которые ученый назвал альфа- и бета-лучи. Позже он продемонстрировал природу каждого компонента (они состоят из быстродвижущихся частиц) и показал, что существует еще
и третий компонент, который
назвал гамма-лучами.
Слайд 6
Текст слайда:
Но Резерфорд обнаружил, что некоторые альфа-частицы, проходя сквозь золотую фольгу, отклоняются очень сильно. Фактически некоторые вообще отлетают назад! Почувствовав, что за этим кроется нечто важное, ученый тщательно посчитал количество частиц, полетевших в каждом направлении. Затем путем сложного, но вполне убедительного математического анализа он показал единственный путь, которым можно было объяснить результаты экспериментов: атом золота состоял почти полностью из пустого пространства, а практически вся атомная масса была сконцентрирована в центре, в маленьком "ядре" атома!
Слайд 7
Слайд 8
Текст слайда:
Личность Резерфорда постоянно поражала всех, кто с ним встречался. Он был крупным человеком с громким голосом, беспредельной энергией и заметным недостатком скромности. Когда коллеги отмечали сверхъестественную способность Резерфорда всегда находиться "на гребне волны" научных исследований, он сразу отвечал: "А почему бы и нет? Ведь это я вызвал волну, не так ли?" Немногие ученые стали бы
возражать против этого
утверждения.
Эрнест Резерфорд
Родился в Новой Зеландии. Сын фермера-скотовода. С 1895 г. работал в Кавендишской лаборатории. Был первым «заморским докторантом».
Участвовал в работах по исследованию катодных и рентгеновских лучей под руководством Дж. Дж. Томсона. Разработал «магнитный детектор электромагнитных волн».
С 1898 г. занялся исследованием радиоактивности. Установил заряд и массу частиц. Доказал (совместно с Ф. Содди), что в процессе радиоактивного распада появляется атом другого элемента. Установил закон радиоактивного распада.
В 1898 - 1907 г.г. работал в Монреале (Канада), в 1907 - 1919 г.г. - в Манчестерском университете (Великобритания). 1919 - 1937 г.г. - директор Кавендишской лаборатории.
Исследование частиц
Рассеяние -частиц пластинкой слюды
1909 г., Резерфорд, Марсден, Гейгер.
Установлено, что одна из примерно 8000 частиц рассеивается на угол, близкий к 180°.
Ганс Гейгер
Рассеяние частиц золотой фольгой
Резерфорд писал: “Это столь же невероятно, как если бы вы выстрелили 15-дюймовым снарядом в кусок тонкой бумаги, а снаряд вернулся бы к вам и нанес удар.”
Рассеяние частиц золотой фольгой
Вероятность такого «разворота» -частицы намного меньше 1/8000. Она практически равна нулю.
Рассеяние частиц золотой фольгой
Единственным
правдоподобным объяснением рассеяния -частиц на большие углы было наличие массивного, хотя и очень малого положительно заряженного тела внутри атома.
В конце 1910 года Резерфорд сказал Гейгеру: «Я знаю, как
выглядит атом».
В самом начале статьи в «Phylosophical Magazine» написано: «Вопрос об устойчивости атома рассматривать пока преждевременно»
И все-таки они вертятся?
Причины, по которым планетарный атом существовать не может:
- электроны движутся по замкнутым траекториям, следовательно, они движутся с ускорением;
- заряженные частицы, движущиеся с ускорением, должны излучать ЭМВ и поэтому терять энергию, а значит, и скорость;
- в результате электрон должен упасть на ядро.
6.4. Правило
квантования Бора - Зоммерфельда.
Что общего у атома и квантов?
Нильс Бор (1885 - 1962)
1. Для того, чтобы объяснить, как может существовать планетарный атом Резерфорда, Бор выдвинул смелое предположение о том, что свойство квантования, то есть дискретного изменения присуще не только квантам света - фотонам, но имеет более глубокий смысл.
2 . Он обратил внимание на то, что постоянная Планка h имеет размерность (в системе СИ, которой тогда не было, Дж·с), совпадающую с размерностью физической величины, называемой действием .
3. Бор предположил, что все физические величины должны изменяться так, что в ходе любых процессов действие должно быть равно целому числу постоянных Планка h.
4. Основываясь на предположении о квантовании (скачкообразном изменении) действия, Бор предположил, что при движении электрона по орбите вокруг положительного заряженного ядра выполняется условие
то есть квантуется действие электрона.
Правило квантования Бора - Зоммерфельда
Согласно Планку излучение света происходит порциями – квантами, энергия
которых равна h
E h .
Изменение энергии стоячей волны, возникающей в полости вокруг абсолютно чёрного тела также равно E h h .
Стоячие волны можно рассматривать, как линейные гармонические осцилляторы. Согласно Планку, из всех возможных состояний линейного гармонического осциллятора осуществляются только такие, энергия которых
Он был одним из 12 детей колесного мастера и строительного рабочего Джеймса Резерфорда, шотландца по происхождению, и Марты (Томпсон) Резерфорд, школьной учительницы из Англии. Сначала Р. посещал начальную и среднюю местные школы, а затем стал стипендиатом Нельсон-колледжа, частной высшей школы, где проявил себя талантливым студентом, особенно по математике. Благодаря успехам в учебе Р. получил еще одну стипендию, которая позволила ему поступить в Кентербери-колледж в Крайстчерче, одном из крупнейших городов Новой Зеландии.
В колледже на Р. оказали большое влияние его учителя: преподававший физику и химию Э.У. Бикертон и математик Дж. Кук. После того как в 1892 г. Р. была присуждена степень бакалавра гуманитарных наук, он остался в Кентербери- колледже и продолжил свои занятия благодаря полученной стипендии по математике.
На следующий год он стал магистром гуманитарных наук, лучше всех сдав экзамены по математике и физике. Его магистерская работа касалась обнаружения высокочастотных радиоволн. Для того чтобы изучить это явление, он сконструировал беспроволочный радиоприемник и с его помощью получал сигналы, передаваемые коллегами с расстояния полумили.
В 1894 г. Р. была присуждена степень бакалавра естественных наук. В Кентербери- колледже существовала традиция: любой студент, получивший степень магистра гуманитарных наук и оставшийся в колледже, должен был провести дальнейшие исследования и получить степень бакалавра естественных наук.
В Кембридже Р. работал под руководством английского физика Дж.Дж. Томсона. Их сотрудничество увенчалось весомыми результатами, включая открытие Томсоном электрона – атомной частицы, несущей отрицательный электрический заряд. Опираясь на свои исследования, Томсон и Р. выдвинули предположение, что, когда рентгеновские лучи проходят через газ, они разрушают атомы этого газа, высвобождая одинаковое число положительно и отрицательно заряженных частиц. Эти частицы они назвали ионами.
В 1911 г. предложил новую модель атома. Согласно его теории, которая сегодня стала общепринятой, положительно заряженные частицы сосредоточены в тяжелом центре атома, а отрицательно заряженные (электроны) находятся на орбите ядра, на довольно большом расстоянии от него.
В 1919 г. Р. перешел в Кембриджский университет, став преемником Томсона в качестве профессора экспериментальной физики и директора Кавендишской лаборатории, а в 1921 занял должность профессора естественных наук в Королевском институте в Лондоне. В 1930 г. Р. был назначен председателем правительственного консультативного совета Управления научных и промышленных исследований. Находясь на вершине своей карьеры, ученый привлекал к работе в своей лаборатории в Кембридже много талантливых молодых физиков
В 1900 г., во время краткой поездки в Новую Зеландию, Р. женился на Мэри Ньютон, которая родила ему дочь. Почти до конца жизни он отличался крепким здоровьем и умер в Кембридже в 1937 г. после непродолжительной болезни. Р. похоронен в Вестминстерском аббатстве неподалеку от могил Исаака Ньютона и Чарльза Дарвина.
