第２部目次 前ページ 第３部目次

2-7：　第２部のまとめ

第２部で学んだことを まとめておきましょう.

(1)

放射能の発見と, 放射性元素の崩壊 の発見により, 原子は永久に 不変ではなく, 内部構造を持ち, 変化しうる物であること がわかりました．

(2)

原子は 中心に重い 原子核 があり, その周りを軽い 電子 がとりまいている という構造を 持っています．

(3)

原子核の大きさは 極めて小さく, 約 10-14 m またはそれ以下です．

(4)

原子核も内部構造を持ち, 変化しうる物であり, その構成要素の１つが 陽子です．

「ラザフォードの原子模型の問題点」 　太陽系においては, 太陽の周りを 惑星が回転運動を しています． 同様に， ラザフォードの 有核原子模型においては, 原子核の周りを 電子が回転運動を していると 考えられます． 　太陽と惑星を 結び付けているのは 万有引力です．一方， 原子核 と 電子 を 結び付けているのは クーロン力です． このとき， 原子核が電子を 引っぱる クーロン力 と 電子の回転運動による 遠心力 とがつりあって安定な原子を 作っていると， 素朴に考えたくなりますが， この考えには 重大な 「困難」 が あります． 　１個の電子が １個の陽子の周りを 回転運動していると 考えられる 水素原子 の場合を 例に取って説明しましょう．

(A)　遠心力 と クーロン力 の つりあいは と書かれます． 左辺が遠心力， 右辺がクーロン力の 大きさです． r は電子の回転の半径 (水素原子の半径，) v は電子の速さ， m は電子の質量です． この式を書き直すと となります． したがって， このつりあいの式 だけ見ると， 水素原子の半径は 電子の速さの2乗に 反比例し， 速さが変われば 半径が変化します． つまり， 原子は任意の大きさを もつことができます． ところが実際の 水素原子の大きさは 常に一定です．

(B)　 電磁気学によれば 加速度をもって 運動する荷電粒子は 電磁波を放射し， エネルギーを失います． 電子が エネルギーを失えば, 速さ v が小さくなり, 上のつりあいの式が 成り立たなくなって 電子はらせんを 描きながら 原子核に 落ち込んで行き, 原子はつぶれてしまいます． ところが実際の水素原子は とても安定で, つぶれることはありません． 　上記のラザフォード模型の問題点, 特に原子の安定性に 関する問題点は, ラザフォード自身よく気が付いて いましたが, これは後で何らかの方法で 解決されるべき問題として, とりあえず後回しに することにしました. 　以上のような 「困難」 を解決しなければ ミクロの世界 の 本当の姿は 見えてきません．

トップ
	第２部目次へ戻る 前ページへ戻る 第３部目次へ進む