Microsoft Word muhazire 7 docx
Yüklə 181,5 Kb. Pdf görüntüsü
|
- Bu səhifədəki naviqasiya:
- Atomun mürəkkəb quruluşa malik olmasını sübut edən təcrübələr.
- Arnold Zommerfeld
- O.Ştern və V.Qerlax
- Kvant statistikasının meydana gəlməsi
- Heyzenberq və Dirakın
15
kiçik tozcuqlarının hansısa qüvvənin altında hərəkət etdiyini görür. Uzun illər bu hadisənin izahı verilmir. Yalnız 19-cu əsrin sonunda belə qənaətə gəlinir ki, mikroskop altında bitki tozcuqlarının görünən qarmaqarışıq hərəkəti xarici təsirlər hesabına olmayıb, daxili quruluşla bağlıdır. 1877-ci ildə Delsol və Karbonel belə bir fikir yürüdürlər ki, broun hərəkəti maye molekulları zərrəciklərinin müvazinətsiz toqquşmalarının nəticəsində yaranır. Bunun isbatı yalnız 1908-09-cu illərdə fransız fiziki Jan Perren tərəfindən aparılan təcrübələrdə verildi. Bunun üçün Perren, broun zərrəciklərinin bircinsli emulsiyasını yaradır və müxtəlif üsullardan istifadə edərək, emulsiya şarlarının radiusunu və onların emulsiyadakı sıxlıqlarını müəyyən edir. Bu cür emulsiyanı maye üzərinə əlavə etsək, broun hərəkəti nəticəsində zərrəciklər mayenin bütüm həcmi boyu paylanacaq. Təcrübələrindən sonra, 1912-ci ildə Perren yazırdı:”Bununla da aton nəzəriyyəsi öz sübütünü tapdı Daha sonra Eynşteyn və Smoluxovski tərəfindən broun hərəkətinin nəzəriyyəsi yaradılır. Onların fikrincə broun zərrəciyinin qət etdiyi həqiqi məsafəni bilmək o qədər də vacib deyil. Müəyyən zaman intervalında zərrəciyin kütlə mərkəzinin orta yerdəyişməsini bilmək kifayətdir. Mikroskop altında bunu hesablamaqla və Eynşteyn tənliyindən istifadə etməklə asanlıqla Avoqadro sabitini tapmaq olar. Maddənin atomistik quruluşa malik olmasının digər isbatı 1909-cu ildə Rezerford və Royds tərəfindən radioaktiv parçalanmasını göstərən təcrübə ilə verilir. Bu təcrübə ilə onlar müəyyən edirlər ki, 1 sm 3 -da atomların sayı molekulyar-kinetik təsəvvürlər əsasında hesablanmış Loşmid ədədinə çox yaxındır. Beləliklə, XX əsrin əvvəllərində atom-molekul hipotezinin doğruluğu heç kimdə şübhə doğurmurdu. Bu istiqamətdə aparılan çoxlu sayda təcrübələrdən sonra alimləri daha onun varlığı yox, məhz onun hansı quruluşa malik olması düşündürürdü. Atomun mürəkkəb quruluşa malik olmasını sübut edən təcrübələr. Atomun ilkin qəbul olunmuş “bölünməzlik” ideyasının puç olmasına və onun hər hansı bir quruluşa malik olmasını göstərən fundamental təcrübələr aşağıdakılar idi: 1.
Elektrik yükünün diskretliyi 2.
Elektronun kəşfi 3.
Elektronun, elektrik yükünü daşıyan kiçik zərrəcik olması 4.
Radioaktivlik hadisələri 5.
Re ntgan şüalarının kəşfi 6.
İşıqlanan cisimlərin spektrinin tədqiqi. Bu təcrübələr içərisində katod şüalarının tədqiqi ilə məşğul olan Vilhelm Rentgenin (1845-1927) təcrübələri üzərində dayanmaq istərdim. Belə ki, 1895-ci ildə Rentgen görür ki, səthi bariumun flüoressensiyaedici duzu ilə örtülmüş kağız parçası, işlək kruks borusundan kənarda yerləşməsinə baxmayaraq, işıqlanır. Bununla da katod şüalarının düşdüyü yerdə yeni şüaların – X-şüaların (sonradan Rentgenin şərəfinə Rentgen şüaları adlandırılır) varlığı və bu şüaların maqnit sahəsinin təsiri altında kənara çıxmamaları aşkar edilir. Bu şüaların sınmasını və difraksiyasını müəyyən edə bilməyən Rentgen o qənaətə gəlir ki, bu şüalar köndələn elektromaqnit dalğalarından ibarətdir. Bunun isbatı isə 1905-ci ildə ingilis fiziki Çarlz Barkl tərəfindən verilir; o bu şüaların köndələn polyarlaşmış şüalar olmasını və onların aşağıdakı növlərini müəyyən edir: 1) tormozlanmış rentgen şüaları; bu şüalanma anti katodun materialından asılı olmayıb, 16
elektronların tormozlanması nəticəsində yaranır və bütöv spektrə malik olur (bu şüalanmanı bir çoxları ağ rentgen şüalanması da adlandırırlar) . 2) xarakteristik rentgen şüaları; bu şüalanma isə antikatodun hazırlandığı materialdan birbaşa asılı olub, xətti spektrə malikdir. 1912-ci ildə Maks Laue (1879-1960) X-şüaların interferensiya nəzəriyyəsini verir. Bu nəzəriyyənin doğruluğu isə Lauenin öz əməkdaşları Valter Fridrix və Paul Knippinq tərəfindən təcrübi yolla təsdiq edilir. Bununla da, rentgen şüalarının da işıq şüaları kimi köndələn elektromaqnit dalğalar olduğu aydın olur. Daha sonra bu şüaların dalğa uzunluqları (10 -8 -10
-9 sm) da müəyyən edilir. Bu nailiyyətlərə görə Maks Laue 1914-cü ildə Nobel mükafatına layiq görülür. Daha sonra, 1912-ci ildə ingilis fiziki Henri Berq və onun oğlu Lorens, kristallik quruluşun öyrənilməsində rentgen şüalanmasının difraksiya hadisəsindən istifadə edərək, kristallik qəfəsin sabitini və şüalanmanın dalğa uzunluğunu müəyyən edirlər. Bu hadisədən sonra rentgenquruluş analizinin əsası qoyulur. Aldıqları nəticələrə görə hər iki alim 1915-ci ildə Nobel mükafatına layiq görülürlər. 1896-cı ildə X-şüalarının fosforesensiyaedici maddələrdən şüalanmasını tədqiq edən fransız fiziki Antuan Bekkerel (1852-1923) tərəfindən təsadüf nəticəsində qəribə şüalar kəşf edilir və bunun izahı belə verilir: 1) bütün uran duzları eyni təbiətli dalğalar şüalandırırlar; 2) bu şüalanmanın intensivliyi, duzdakı uranın miqdarından asılıdır. Bu təcrübələrdən o alınır ki, şüalanma qabiliyyəti uran elementinə xas olan və sırf atomik quruluşla bağlı xüsusiyyətdir. 1898-ci ildə Mariya Skolodovskaya Küri (1867- 1934) tərəfindən torium duzlarının da şüaburaxma qabiliyyəti aşkar edilir. O, həyat yoldaşı fransız fiziki Piyer Küri ilə apardığı tədqiqatlar nəticəsində daha 2 elementin varlığını müəyyən edirlər və bu elementlərdən biri Mariya Skolodovskaya Kürinin vətəni Polşanın şərəfinə polonium, digəri isə kimyəvi cəhətcə barium ilə eyni xassələrə malik olduğu üçün radium adlandırılır. Daha sonra Kürilər tərəfindən elmə “radioaktivlik” termini gətirilir. Onlar da elmə verdikləri təvhəyə görə 1903-cü ildə Nobel mükafatına layiq görülmüşlər. 1899-cu ildə Bekkerel görür ki, buraxılan şüalar bircins olmayıb, korpuskulyar təbiətə malikdirlər və maqnit sahəsinin təsiri nəticəsində onların bir qismi bir istiqamətə, digər qismi isə ona əks istiqamətdə yönəlir. Bu faktı Rezerford da təsdiq edir və uzun sürən tədqiqatlar nəticəsində tərkibində radioaktiv maddələr olan minerallarda heliumun varlığını görür. O, müəyyən edir ki, helium həmin maddələrin özündə müəyyən çevrilmələr nəticəsində yaranır. Bununla da, Rezerford elementlərin təbii yolla bir-birinə çevrilmə qanunu kəşf edir, yəni atomun bölündüyü təcrübələrlə sübut olunur.
ideyası ilk dəfə 1815-ci ildə ingilis həkimi Uilyam Praut tərəfindən verilmişdir. Onun təsəvvürlərinə görə bütün atomlar hidrogendən ibarətdir və onların kütləsi hidrogen atomlarının sayı ndan asılıdır. XX əsrin əvvəllərində atomun quruluşu haqqında fantastik fikirlər – müxtəlif atom modelləri irəli sürülürdü. O dövrdə əksər alimlər oksigen atomunun dairəvi, kükürd atomunun isə uzunsov olduğuna inanırdılar. 1901-ci ildə Jan Perren “atomun nuklear-planetar” quruluşunu verir. O hesab edirdi ki, atomun mərkəzində + yüklü zərrəcik yerləşir, ətrafında isə + yükü konpensə edən elektronlar yerləşir. Analoji fikir 1904-cü ildə yapon fiziki Naqaoka (1865-1950) 17
tərəfindən irəli sürülür. O isə atomun “saturnian” madelini verir. Gördüyümüz kimi, irəli sürülən bütün modellərin əsasında planetar model dururdu. Hətta bütün dərsliklərdə də bu modellər haqqında bəsit də olsa, müxtəlif fikirlər yürüdülürdü. Bütün modellər içərisində Tomsonun “damcı” modeli daha maraqlı idi. Bu modelə əsasən atom bircins müsbət yüklü sfera kimi təsəvvür edilirdi və içərisində kişmişli bulkada olduğu kimi elektronlar həmin sferanın daxilində paylanırdı. Lakin atomun quruluşunu müəyyən etmək üçün aparılan təcrübələr bu modellərin yararsız olduğunu sübut etmişdir.İlk belə təcrübə 1903-cü ildə Lenard tərəfindən aparılır. Yalnız Rezerfordun irəli sürdüyü nüvə, və ya planetar model digər modellərdən fərqli olaraq, əksər təcrübi faktları izah edə bilirdi. Bilirik ki, Rezerfordun əsas işləri atom nüvəsinə aid idi. O, radioaktivliyin mürəkkəb proses olduğunu müəyyənləşdirmiş, radioaktiv şüalanmanın korpuskulyar komponentlərini α- və β- şüaları adlandırmış, α- şüalarının helium atomunun nüvələrindən, β- şüalarının isə elektronlar selindən ibarət olduğunu isbat etmişdir. Rezerford radioaktivliyin özbaşına (spontan) parçalanma prosesi olması və bu prosesdə bir elementin atomlarının digər elementin atomlarına çevrilməsi nəzəriyyəsini irəli sürmüşdür. Rezerford α- zərrəciklərin maddə ilə qarşılıqlı təsirini tədqiq etmiş, səpilmənin effektiv kəsiyini hesablamış, atomda müsbət yüklü ağır nüvənin mövcud olduğunu müəyyənləşdirmişdir. Bütün bu tədqiqatlar nəticəsində isə o, atomun planetar modelini vermişdir. Bu modelə əsasən atom Günəş sistemi kimi verilirdi: mərkəzdə Günəşin yerinə nüvə, ətrafda isə planetlərin əvəzinə elektronlar fırlanırdı. Lakin bu analogiyanın fərqi o idi ki, planetlər öz xassələrinə görə bir-birindən fərqləndikləri halda, elektronlar eyni kütləyə, eyni yükə malik idilər. Rezerford nəzəriyyəsi Qeyqerin və Marsdenin 1913-cü ildə apardıqları təcrübələrdə hərtərəfli yoxlanılmışdır. Lakin buna baxmayaraq, bu model də əksər alimlər tərəfindən qəbul edilmirdi. Çünki Maksvel-Lorensin klassik elektrodinamikasına əsasən, ətrafında elektronlar olan müsbət yüklü nüvədən ibarət sistem mövcud ola bilməz. Dogrudan da, elektrodinamika qanunlarına görə sürətlə hərəkət edən yük öz enerjisini itirdiyi üçün (yəni şüalar buraxdığı üçün), gec-tez müsbət yükün üzərinə “düşməlidir” və bu da sistemin məhvinə səbəb olmalıdır. Beləliklə, ya Rezerfordun modeli qəbul edilməli idi, ya da elektrodinamika qanunları. Ona görə də, 1911-ci ildə məşhur fiziklərdən Eynşteyn, Plank, Küri, Lanjevanın iştirak etdiyi konqresdə Rezerfordun ideyası haqqında heç məlumat belə verilməmişdi. Planetar modelin alimlər tərəfindən inkar edildiyinə baxmayaraq, düzgün hesab etdiyi yoldan dönməyən, arxaya baxmayan və bu xasiyyətinə görə məşhur fizik Kapitsa tərəfindən krokodil adlandırılmış ser Ernest, bu modelin doğruluğuna ilk inanan alim olmuşdur. O, deyirdi:” Atomun dayanıqlılığı bu mərhələdə nəzərə alınmamalıdır, çünki bu quruluş atomun incə quruluşundan və onun ətrafında hərəkət edən yüklü zərrəciklərdən - elektronlardan birbaşa asılıdır”. Bu qarşıdurmadan çıxmaq cəhdi Nils Bor tərəfindən edilir.
cavan alim daxil olur və planetar modeli qəbul edir. Kvant fizikasının banilərindən biri sayılan Nils Henrik David Bor (1885 – 1962) postulatlar (Bor postulatları) ilə atom quruluşunun ilk kvant nəzəriyyəsini yaradır. O, bu nəzəriyyə ilə hidrogen və s. atomların 18
spektrlərindəki xüsusiyyətləri izah edir, elementlərin dövri sistemini nəzəri sürətdə əsaslandırır. Bor nəzəriyyəsi bir çox alimlərin işləri ilə təsdiq olunsa da, Rezerford tərəfindən qoyulan bəzi suallara (məsələn, 1) Bor ideyalarını klassik mexanika ilə necə uzlaşdırmaq olar; 2) elektron hansı səviyyəyə keçəcəyini haradan bilir) bu nəzəriyyə cavab verə bilmirdi. Əlyazma halında müzakirə edilən “Bor nəzəriyyəsinə” Rezerford tərəfindən göstərilən qeydləri Bor, uzaqgörən qeydlər adlandırmışdır. Bundan başqa, bu nəzəriyyə ilə çoxelektronlu atomları da izah etmək də mümkün olmurdu. Bu baxımdan Bor nəzəriyyəsinin ilkin variantının bəzi çatışmamazlıqları göz qabağında idi. Bor nəzəriyyəsini daha da inkişaf etdirən Arnold Zommerfeld (1868 – 1951) nəzəriyyənin izah edə bilmədiyi bir çox məqamları aradan götürmək üçün fəza kvantlanması ideyasını irəli sürdü. Bu ideyanın əsasında o dururdu ki, elektronun orbit boyu hərəkəti elektronun enerjisini təyin edən radial və azimutal kvant ədədləri ilə, və ya baş kvant ədədləri ilə, orbitin fəza boyu vəziyyəti isə üçüncü maqnit kvant ədədi ilə müəyyən edilir. Bu ədədlərin daxil edilməsi ilə Zeyemanın normal effektini izah etmək mümkün olduğu halda polyarlaşma xətləri haqqında fikir söyləmək mümkün olmurdu: anomal effekt, spektrlərin multiplet quruluşu adi Bor nəzəriyyəsi çərçivəsinə daxil olmurdu. Hətta 1919-cu ildə C.S.Rojdestvenski (1876 - 1940) söyləmişdir ki, spektral xətlərin dublet və
tripletliyi elektronların hərəkəti ilə əlaqədar mövcud olan maqnit qüvvələri ilə bağlıdır. O.Ştern və V.Qerlax 1921-ci ildə molekulyar dəstəni bircins olmayan maqnit sahəsindən buraxaraq, atomlarda maqnit momentinin varlığını sübut etdilər. Lakin bu təcrübənin də nəticələrini Bor-Zommerfeld nəzəriyyəsi ilə izah etmək mümkün olmurdu. Bor nəzəriyyəsinin qarşılaşdığı bu və digər ziddiyyətləri aradan qaldırmaq məqsədi ilə Bor özünün kvant mexanikasındakı uyğunluq (1923) və tamamlama prinsiplərini (1927) irəli sürür. Borun bu prinsipləri Eynşteyn, Lorens, Plank, Rezerford, Cins tərəfindən qəbul edilmiş, Zommerfeld tərəfindən isə fəal olaraq imkişaf etdirilmişdir.
1924-cü ildə Hind fiziki Şatendranat Boze (1894 – 1974) Dakkidən (indiki Banqladeşdən) «Zeitschrift fur Physik» alman jurnalına özünün «Plank qanunu və işıq kvantları hipotezi» əsərini göndərir ki, bununla da fizikanın yeni bir bölməsinin - kvant statistikasının yaranmasına təkan vermiş olur. Boze impulsa malik kvantları Eynşteyn təsəvvürlərinə görə zərrəcik qəbul edərək, işıq kvantlarının hallara görə paylanmasının statistik yeni metodunu irəli sürür. O, bir-birindən fərqlənməyən kvantların özlərinin paylanmasını deyil, tərkibində heç bir kvant olmayan özəklərin paylanmasını hesablayır. Bozenin bu əsəri Eynşteynin marağına səbəb olur və o, əsərin sonunda bu deyilənlərlə əlaqədar öz qeydlərini yazır. Məhz buna görə də Şatendranat Boze fizika tarixinə kvant statistikasının banisi kimi düşür. 1925-ci ildə Corc Ulenbek (1900 – 1988) və Qaudsmit tərəfindən fizikaya yeni bir termin – «spin» anlayışı daxil edilir. Pauli (1900 – 1958) bu anlayışı qəbul etməyərək ona etinasız yanaşır. Lakin Tomas tərəfindən spin ilə dublet parçalanma hesablandıqdan sonra o da bu anlayışın vacibliyini düzgün qiymətləndirə bilir. Bor və Heyzerberq elmdə spin anlayışını qəbul edən ilk alimlər olmuşlar. 19
Beləliklə, 1925-ci il tariximizdə fizika sahəsində edilən aşağıdakı nailiyyətlərlə yadda qalmışdır: 1.
Heyzenberq və Dirakın kvant mexanikasının yaranması ili kimi; 2.
Boze-Eynşteynin yeni kvant statistikasının yaranması ili kimi; 3.
Pauli prinsipinin yaranması ili kimi; 4.
Spin hipotezinin yaranması ili kimi.
Imtahan sualları
1. İstilik şüalanması 2.
3.
Lüdviq Eduard Bolsman tərəfindən istilik şüalanması hadisələrinin inkişafı 4.
Qara cismin şüalanma spektrinin öyrənilməsində Vilhelm Vinin rolu və Vinin sürüşmə qanununun kəşfi 5.
Reley və Cins tərəfindən mütləq qara cismin spektrində enerjimim paylanma qanununun irəli sürülməsi 6.
7.
Kvant təsəvvürləri 8.
Atomun tarixi 9.
Atom haqqında təsəvvürlər 10.
Atom ideyasının çoxəsrli təqibi 11.
Atom hipotezinin elmi əsası 12.
Atom hipotezinin kimya dövrü 13.
Atomlar varmı? 14.
Atomun mürəkkəb quruluşa malik olmasını sübut edən təcrübələr. 15.
Rezerfordun, Bekkerelin və Kürilərin təcrübələri 16.
Atom modelləri 17.
Rezerford modelinin o dövr üçün çatışmamazlıqları 18.
Bor atomu 19.
Kvant statistikasının meydana gəlməsi 20.
Yüklə 181,5 Kb. Dostları ilə paylaş:
|