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 |