Model Kelvina Thomsona, znanego również jako model plazmy lub model rodzynki w cieście. 

Opis modelu Kelvina Thomsona

Podstawowa idea:
 Zakładał on, że atom jest podobny do jednorodnej masy dodatnio naładowanej, przypominającej masę ciasta, a elektrony są rozproszone w tej masie jak rodzynki w cieście.

2. Struktura atomu:
– W modelu Thomsona atom nie miał pustego jądra, jak to sugeruje model atomu Bohra.
– Elektrony, będące naładowanymi cząstkami ujemnymi, są równomiernie rozłożone w jądrze dodatnio naładowanym, co zapewnia atomowi elektryczną neutralność.

Doświadczenie Rutherforda

Przeprowadzone w 1909 roku przez Ernesta Rutherforda wraz z Hansem Geigerem i Ernestem Marsdenem, było jednym z kluczowych eksperymentów w historii fizyki jądrowej. To doświadczenie doprowadziło do rewolucyjnego zrozumienia struktury atomowej i odkrycia jądra atomowego. Oto krótki opis tego eksperymentu:

Idea eksperymentu:
– Rutherford postawił tezę, że atomy składają się z większej, dodatnio naładowanej części (jądra atomowego) otoczonej przez mniejsze elektrony, co było sprzeczne z powszechnie akceptowanym modelem Thomsona, gdzie atom był uważany za jednorodną masę dodatnio naładowaną.

Schemat doświadczenia:
– Eksperyment polegał na bombardowaniu cienkiej folii złota promieniami alfa (cząstki α), które są cząstkami helu składającymi się z dwóch protonów i dwóch neutronów.
– Złota folia była bardzo cienka, tak aby promienie alfa mogły przechodzić przez nią bez większego rozpraszania.

Oczekiwania:
– Na podstawie modelu Thomsona można było oczekiwać, że promienie alfa przejdą przez folię złota bez większych zmian kierunku, ponieważ dodatnio naładowana masa atomowa była rozproszona w całej strukturze atomu.

Obserwacje:
– Większość promieni alfa przebiegała przez folię bez większych odchyleń, co potwierdzało oczekiwania.
– Jednakże, niewielki procent promieni alfa był odchylony pod dużymi kątami, a nawet odbity wstecz.
– To niespodziewane zjawisko sugerowało istnienie skoncentrowanej, dodatnio naładowanej części atomu, która była w stanie odchylać lub odbijać promienie alfa.

Wnioski:
– Na podstawie wyników doświadczenia Rutherford wysunął hipotezę, że większość masy i dodatniego ładunku w atomie jest skoncentrowana w bardzo małej przestrzeni, którą nazwał „jądrem atomowym”.
– Elektrony musiały krążyć wokół jądra w pewnej odległości, co było zgodne z modelem planetarnym.

Model atomu wodoru zaproponowany przez Nielsa Bohra

Podstawowe założenia modelu Bohra

Orbitowanie elektronów:
– Bohr zaproponował, że elektrony w atomie wodoru krążą po określonych orbitach o ściśle określonych promieniach od jądra atomowego.
– Te orbity mają kwantowe wartości energii, co oznacza, że elektrony mogą zajmować tylko określone poziomy energetyczne.

Promieniowanie elektromagnetyczne:
– Elektron może poruszać się między orbitami, absorbując lub emitując kwant energii w postaci fotonu.
– Gdy elektron przechodzi z wyższej orbity do niższej, emituje foton o energii odpowiadającej różnicy energii między orbitami.
– Gdy elektron przechodzi z niższej orbity do wyższej, musi absorbować foton o dokładnie tej samej energii.

Stabilność atomu wodoru:
– W atomie wodoru, w odróżnieniu od modelu Rutherforda, elektron nie traciłby energii i nie powinien opadać na jądro, co powodowałoby emisję promieniowania elektromagnetycznego.
– W modelu Bohra orbity elektronów są stabilne, jeśli znajdują się na orbitach o określonych promieniach.

Energia i kwantowanie momentu pędu:
– Model Bohra uwzględniał kwantowanie momentu pędu orbitalnego elektronu, co ograniczało możliwe orbity i poziomy energetyczne elektronów w atomie.

Sukcesy i ograniczenia modelu Bohra

– Model Bohra był pierwszym modelem atomu, który uwzględniał kwantowanie energii i momentu pędu, co pozwoliło na wyjaśnienie wielu obserwowanych spektralnych linii emisyjnych i absorpcyjnych atomów.
– Jednakże, model ten miał ograniczenia, zwłaszcza w przypadku atomów wieloelektronowych, które nie można było dokładnie opisać za pomocą tych samych zasad co atom wodoru.
– W miarę rozwoju fizyki kwantowej, model Bohra został zastąpiony bardziej zaawansowanymi modelami, takimi jak model kwantowo-mechaniczny atomu, który wyjaśniał bardziej skomplikowane właściwości atomów wieloelektronowych.