Mô hình nguyên tử Rutherford

  • là mô hình có hạt nhân và các electron chuyển động xung quanh hạt nhân.

Mô hình nguyên tử Rutherford, vật lý phổ thông

Đặc điểm Mô hình nguyên tử Rutherford

  • Nguyên tử có một lõi trung tâm nhỏ xíu, đậm đặc hay hạt nhân trên thực tế chứa toàn bộ khối lượng của nguyên tử, để lại phần còn lại của nguyên tử hầu như trống không. Đường kính của hạt nhân vào khoảng 10-13 cm so với đường kính của nguyên tử là 10-8 cm.
  • Toàn bộ điện tích dương của nguyên tử nằm ở hạt nhân, còn các electron phân bố trong không gian trống xung quanh nó.
  • Các electron chuyển động trong các quỹ đạo tròn khép kín xung quanh hạt nhân giống như các hành tinh xung quanh mặt trời.

 

Mô hình nguyên tử Rutherford, vật lý phổ thông
Mô hình nguyên tử Rutherford; các electron quay xung quanh hạt nhân. Electron quay tròn sẽ phát ra năng lượng và chuyển động xoắn ốc vào trong hạt nhân

Nhược điểm của Mẫu nguyên tử Rutherford

Giả thuyết các electron quay xung quanh hạt nhân còn nhiều vấn đề chưa hợp lý. Theo lí thuyết điện từ cổ điển, nếu một hạt mang điện chuyển động có gia tốc xung quanh một hạt mang điện dương, thì hạt đó sẽ phát ra năng lượng. Nếu một electron phát ra năng lượng, thì tốc độ của nó sẽ giảm và nó sẽ đi vào chuyển động xoắn ốc, cuối cùng thì rơi vào hạt nhân. Điều này không hề xảy ra bởi nếu không thì các nguyên tử không bền vững được. Đây là yếu điểm chính của Mẫu nguyên tử Rutherford.

Điểm yếu này được khắc phục thông qua mô hình nguyên tử Bo

Thí nghiệm xây dựng nên Mẫu nguyên tử Rutherford (mẫu nguyên tử có hạt nhân)

Năm 1909, Rutherford và Marsden đã thực hiện Thí nghiệm Tán xạ Hạt Alpha, sử dụng thiết bị minh họa dưới .Họ hướng một chùm hạt alpha năng lượng rất cao phát ra từ một nguồn phóng xạ vào một lá vàng mỏng với một màn tròn huỳnh quang kẽm sulphide bố trí xung quanh nó. Hễ một hạt alpha đi tới màn hứng, thì một lóe sáng nhỏ xíu được tạo ra tại điểm đó.

Mô hình nguyên tử Rutherford, vật lý phổ thông
Thí nghiệm tán xạ hạt alpha của Rutherford và Marsden

Mô hình nguyên tử Rutherford, vật lý phổ thông

Rutherford và Marsden để ý thấy phần lớn hạt alpha đi thẳng qua lá vàng và từ đó tạo ra một lóe sáng trên màn hứng phía sau nó. Điều này cho thấy các nguyên tử vàng có cấu trúc với nhiều khoảng trống. Trước sự bất ngờ lớn của họ, các lóe sáng nhỏ xíu cũng được nhìn thấy ở những phần khác của màn hứng, đôi khi ở phía trước lá vàng. Điều này cho thấy các nguyên tử vàng làm lệch hướng, hay “tán xạ” các hạt alpha với góc tán xạ lớn tới mức một số hạt này bị bật trở lại phía nguồn.