กว่าที่มนุษย์เราจะรู้หน้าตาของอะตอม
นับตั้งแต่กว่า 2000 ปีก่อนเป็นจุดเริ่มต้นของการพูดถึงอะตอม ซึ่งผู้ที่พูดถึงก็คือ เดโมเครตุส แต่เขาแค่บอกว่าทุกๆอย่างจะต้องประกอบด้วยหน่วยย่อยที่เล็กที่สุดซึ่งเรียกว่า อะตอม
แต่นั่นก็ไม่ได้ส่งผลอะไรมากครับ เพราะหลังจากนั้นก็ไม่มีใครพูดถึงอะตอมอีกเลย จนกระทั่งในปี ค.ศ.1803 นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษชื่อ จอห์น ดอลตัน (John Dalton) ได้เสนอว่าอะตอมจะต้องมีลักษณะเป็นทรงกลมตัน และแบ่งแยกไม่ได้ ซึ่งก็ถือว่าเป็นจุดเริ่มต้นที่ดี เพราะในขณะที่ไม่มีใครพูดถึงอะตอมมานานมากแล้วเขาก็เป็นผู้ที่กลับมาพูดถึงมันอีกครั้ง
แบบจำลองอะตอมของดอลตัน
และนั่นทำให้มีผู้คนที่พยายามศึกษาเกี่ยวกับอะตอมมากขึ้น จนกระทั่งในปี ค.ศ.1895 เจ เจ ทอมสัน (J.J. Thompson) ได้ทำการทดลองโดยใช้สิ่งที่เรียกว่า หลอดรังสีแคโทด โดยเขาพบว่าเมื่อทำให้ฝั่งแคโทด(ลบ) และฝั่งแอโนด(บวก) มีความต่างศักย์สูง จะมีรังสีหนึ่งที่วิ่งจากแคโทดไปแอโนด(ลบ—>บวก) เขาจึงคิดว่าอะตอมน่าจะยังแบ่งแยกได้อีก และอนุภาคที่หลุดออกมาได้ต้องเป็นประจุลบ
หลอดรังสีแคโทด
ดังนั้นทอมสันจึงเสนอว่า อะตอมจะมีประจุลบโดยเขาเรียกมันว่า Corpuscle ซึ่งเรียกว่าอิเล็กตรอนในปัจจุบัน กระจายตัวอย่างสม่ำเสมอทั่วทรงกลมที่มีประจุเป็นบวก เขาเรียกแบบจำลองนี้ว่า "PLUM PUDDING MODEL" เพราะว่าอะตอมมีหน้าตาเหมือนขนมพลัมพุดดิ้ง
ขนมพลัมพุดดิ้ง
แบบจำลองอะตอมของทอมสัน
ซึ่งหลังจากนั้นก็มีคนที่พยายามพิสูจน์แบบจำลองของทอมสัน จนในปี ค.ศ. 1909 การทดลองของ Geiger-Marsden ภายใต้การดูแลของ Ernest Rutherford โดยใช้อนุภาคแอลฟาซึ่งก็คือฮีเลียมประจุ 2+ (He2+) ยิงไปยังแผ่นทองคำบางๆ ซึ่งเขาตั้งสมมติฐานว่าถ้าอะตอมเป็นแบบที่ทอมสันกล่าว อนุภาคแอลฟาจะต้องสามารถทะลุแผ่นทองคำไปได้ทั้งหมด เพราะจากการคำนวณแรงดึงดูดทางไฟฟ้าตามแบบจำลองของทอมสัน อนุภาคแอลฟามีโมเมนตัมมากพอที่จะทะลุไปได้
แต่ผลการทดลองกลับพบว่าอนุภาคแอลฟาส่วนใหญ่จะทะลุแผ่นทองคำ แต่มีบางส่วนเบนออกและสะท้อนกลับมา รัทเทอร์ฟอร์ดจึงทำการวิเคราะห์ว่าจริงๆแล้วอะตอมควรจะมีลักษณะอย่างไร และทำการตีพิมพ์ออกมาในปี ค.ศ.1911 โดยเขาบอกว่า อะตอมจะต้องมีประจุบวกอัดตัวกันอย่างแน่นหนาอยู่ตรงกลางถึงจะทำให้อนุภาคแอลฟาสะท้อนกลับมาได้ ซึ่งเขาเรียกว่านิวเคลียส และมีอิเล็กตรอนเคลื่อนที่อยู่รอบๆนิวเคลียส พื้นที่ส่วนใหญ่ของอะตอมคือพื้นที่ว่าง
เปรียบเทียบผลการทดลองของแบบจำลองทอมสัน-รัทเทอร์ฟอร์ด
เขาได้คำนวณอัตราส่วนระหว่างรัศมีของนิวเคลียส ต่อรัศมีของอะตอม พบว่าได้ประมาณ 1 : 10,000 นั่นหมายความว่าถ้าหากนิวเคลียสมีขนาดรัศมีประมาณ 10 ซม. หรือเท่ากับลูกบอล อะตอมจะมีขนาดรัศมียาวถึง 1,000 เมตร หรือ 1 กิโลเมตรเลยทีเดียว และเขาเรียกแบบจำลองนี้ว่า "NUCLEAR MODEL" เนื่องจากเป็นแบบจำลองที่มีนิวเคลียส
อย่างไรก็ตาม ปัญหาของแบบจำลองนี้มี 2 ข้อหลักๆที่ไม่สามารถอธิบายได้ คือ
1. ทำไมอิเล็กตรอนที่มีประจุลบถึงไม่ถูกดูดเข้าหานิวเคลียสที่มีประจุบวกตามหลักฟิสิกส์ทั่วไป
2. อิเล็กตรอนเอาพลังงานจากไหน การที่อิเล็กตรอนเคลื่อนที่อยู่ได้จะต้องมีความเร่ง ซึ่งจะต้องใช้พลังงานในการเคลื่อนที่
ปัญหาเหล่านี้ได้ถูกนำมาอธิบายต่อมาในปี ค.ศ.1915 โดย นีลส์ บอหร์ (Niels Bohr) ซึ่งผมจะมาเล่าต่อในคราวหน้านะครับ
- 7
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2025 Blockdit
