Планетарна модель

Мал.152. Результати експериментів Резерфорда безумовно доводили, що в центрі атома знаходиться масивне, позитивно заряджене ядро.

Узагальнюючи результати багаторічних експериментальних досліджень, Резерфорд в 1911 році робить висновок: атом представляє собою електромеханічну систему, в центрі якої знаходиться масивне, позитивно заряджене ядро, навколо якого обертається певна кількість електронів. Запропоновану Резерфордом модель загального устрою атома, назвали планетарною моделлю атома (мал153а).

Планетарна модель атома безумовно пояснювала результати дослідів Резерфорда і в цьому сенсі була безумовно достовірною. Однак, ця модель явно суперечила певним передбаченням теорії Максвела та деяким загально відомим експериментальним фактам. Дійсно. В планетарному атомі, електрон не може знаходитись в стані спокою. Адже з боку ядра на нього постійно діє певна електрична сила, яка прагне до того щоб електрон упав на ядро. Для того щоб не впасти на ядро, електрон повинен з певною швидкістю та відповідним доцентровим прискоренням (прискоренням для якого Fел=Fі) обертатись навколо нього. А обертаючись навколо ядра електрон, згідно з теорією Максвела, повинен випромінювати електромагнітну енергію. А випромінюючи цю енергію (втрачаючи енергію), електрон повинен наближатись до ядра та неминуче падати на нього. При цьому розрахунки показували, що тривалість життя планетарного атома не перевищує тисячних долей секунди. Експериментальні ж факти безумовно доводили, що атоми – частинки стабільні та довговічні.

Мал.153. Планетарна модель атома, з одного боку була прямим наслідком експериментальних фактів, а з іншого – явно суперечила передбаченням теорії Максвела.

Історичні моделі атомів

Крім цього, вчені звернули увагу на ще один суперечливий факт. Його суть полягає в тому, що передбачене законами класичної фізики спіральне падіння електрона має супроводжуватись збільшенням частоти його обертання навколо атомного ядра. А це означає, що спектр випромінювання планетарного атома має бути таким, що певним неперервним чином змінюється. Насправді ж, кожна різновидність атомів випромінює свій незмінний лінійчатий спектр.

Таким чином, в фізиці виникла кризова ситуація: з одного боку, експериментальні факти безумовно доводили що планетарна модель атома є правильна. З іншого ж боку, експериментально підтверджена теорія Максвела наполягала на тому, що ця модель є не правильною. 

Вихід із цієї кризової ситуації запропонував в 1913 році данський фізик Нільс Бор. 

Бор розсудив так:

• Якщо експериментальні факти безумовно доводять, що в центрі атома знаходиться масивне, позитивно заряджене ядро навколо якого обертається певна кількість електронів – значить, так воно і є. 
• Якщо експериментальні факти безумовно доводять, що в енергетично не збудженому стані, атом не випромінює світло – зачить, так воно і є. 
• Оскільки наші знання про суть тих процесів які відбуваються в атомі є досить поверхневими, то вирішення тих проблем які існують між планетарною моделлю атома та теорією Максвела, доцільно залишити на майбутнє.