Концепції сучасного природознавства

Содержание:Вступ 3 1. Основні способи живлення в природі 6 2. Виникнення вчення про будову атома. Модель атома Томпсона і Резерфорда 8 Висновки 9 Список літератури: 11

Вступление:Англійський фізик Ернест Резерфорд народився в Новій Зеландії, неподалік від м. Нельсона. Він був одним з 12 дітей колісного майстра й будівельника Джеймса Резерфорда, шотландця за походженням, і Марти (Томпсон) Резерфорд, шкільної вчительки з Англії. Спочатку Резерфорд відвідував початкову й середню місцеві школи, а потім став стипендіатом Нельсон-колледжу, приватної вищої школи, де виявив себе талановитим студентом, особливо в математиці. Завдяки успіхам у навчанні Резерфорд одержав ще одну стипендію, що дозволила йому вступити в Кентербері-колледж у Крайстчерчі, одному з найбільших міст Нової Зеландії. У коледжі на Резерфорда дуже вплинули його вчителі: викладач фізики й хімії Е.У. Бікертон і математик Дж. Х.Х. Кук. Після того як в 1892 р. Резерфорду був присуджений ступінь бакалавра гуманітарних наук, він залишився в Кентербері-колледжі й продовжив свої заняття завдяки отриманій стипендії з математики. Наступного року він став магістром гуманітарних наук, краще всіх здавши екзамени з математики й фізики. Його магістерська робота стосувалася виявлення високочастотних радіохвиль, існування яких було доведено біля десяти років тому. Для того щоб вивчити це явище, він сконструював бездротовий радіоприймач (за кілька років до того, як це зробив Гульельмо Марконі) і з його допомогою одержував сигнали, передані колегами з відстані напівмилі. В 1894 р. Резерфорду був присуджений ступінь бакалавра природних наук. У Кентербері-колледжі існувала традиція: будь-який студент, що одержав ступінь магістра гуманітарних наук і залишився в коледжі, повинен був провести подальші дослідження й одержати ступінь бакалавра природних наук. Потім Резерфорд протягом недовгого часу викладав в одній із чоловічих шкіл Крайстчерча. Завдяки своїм незвичайним здібностям до науки Резерфорд був визнаний гідним стипендії Кембриджського університету в Англії, де він займався в Кавендіській лабораторії, одному із провідних світових центрів наукових досліджень. У Кембриджі Резерфорд працював під керівництвом англійського фізика Дж.Дж. Томсона. На Томсона справило глибоке враження проведене Резерфорд дослідження радіохвиль, і він в 1896 р. запропонував спільно вивчати вплив рентгенівських променів (відкритих роком раніше Вільгельмом Рентгеном) на електричні розряди в газах. Їхня співпраця увінчалася вагомими результатами, включаючи відкриття Томсоном електрона - атомної частки, що несе негативний електричний заряд. Опираючись на свої дослідження, Томсон і Резерфорд висунули припущення, що, коли рентгенівські промені проходять через газ, вони руйнують атоми цього газу, вивільняючи однакове число позитивно й негативно заряджених часток. Ці частки вони назвали іонами. Після цієї роботи Резерфорд зайнявся вивченням атомної структури. В 1908 р. Резерфорду була присуджена Нобелівська премія по хімії "за проведені ним дослідження в області розпаду елементів у хімії радіоактивних речовин". У своїй вступній промові від імені Шведської королівської академії наук К.Б. Хассельберг указав на зв'язок між роботою, проведеної Резерфордом, і роботами Томсона, Анрі Беккереля, П'єра й Марі Кюрі. "Відкриття привели до приголомшливого висновку: хімічний елемент... здатний перетворюватися в інші елементи", - сказав Хассельберг. У своїй Нобелівській лекції Резерфорд відзначив: "Є всі підстави думати, що альфа-частинки, які так вільно викидаються з більшості радіоактивних речовин, ідентичні по масі й складу й повинні складатися з ядер атомів гелію. Ми, отже, не можемо не прийти до висновку, що атоми основних радіоактивних елементів, таких, як уран і торій, повинні будуватися, принаймні частково, з атомів гелію". Після одержання Нобелівської премії Резерфорд зайнявся вивченням явища, що спостерігалося при бомбардуванні пластинки тонкої золотої фольги альфа-частинками, випромінюваними таким радіоактивним елементом, як уран. Виявилося, що за допомогою кута відбиття альфа-частинок можна вивчати структуру стійких елементів, з яких складається пластинка. Відповідно до прийнятого тоді уявлення, модель атома була подібна до пудингу з ізюмом: позитивні й негативні заряди були рівномірно розподілені усередині атома й, отже, не могли значною мірою змінювати напрямок руху альфа-частинок. Резерфорд, однак, помітив, що певні альфа-частинки відхилялися від очікуваного напрямку в значно більшій мірі, чим це допускалося теорією. Працюючи з Ернестом Марсденом, студентом Манчестерського університету, учений підтвердив, що досить велике число альфа-часток відхиляється далі, ніж очікувалося, причому деякі під кутом більш ніж 90 градусів. Міркуючи над цим явищем, Резерфорд в 1911 р. запропонував нову модель атома. Відповідно до його теорії, що сьогодні стала загальноприйнятою, позитивно заряджені частки зосереджені у важкому центрі атома, а негативно заряджені (електрони) перебувають на орбіті ядра, на досить великій відстані від нього. Ця модель, подібна малюсінькій моделі Сонячної системи, передбачає, що атоми складаються головним чином з порожнього простору.

Выводы:Є два типи живлення у природі: автотрофний і гетеротрофний. Широке визнання теорій Резерфорда почалося з 1913 р., коли до роботи вченого в Манчестерском університеті підключився датський фізик Нільс Бор. Бор показав, що в термінах пропонованої Резерфордом структури можуть бути пояснені загальновідомі фізичні властивості атома водню, а також атомів декількох більш важких елементів. Коли вибухнула перша світова війна, Резерфорд був призначений членом цивільного комітету Керування винаходів і досліджень британського Адміралтейства і вивчав проблему визначення місцезнаходження підвідних човнів за допомогою акустики. Після війни він повернувся в манчестерскую лабораторію й у 1919 р. зробив ще одне фундаментальне відкриття. Вивчаючи структуру атомів водню за допомогою бомбардування їхніми альфа-частинками, що володіють високою швидкістю, він помітив на своєму детекторі сигнал, якому можна було пояснити як результат того, що ядро атома водню почало рухатися внаслідок зіткнення з альфа часткою. Однак точно такий же сигнал з'являвся і коли вчений замінив атоми водню атомами азоту. Резерфорд пояснив причину цього явища тим, що бомбардування викликає розпад стійкого атома. Тобто у процесі, аналогічному природно відбувається розпаду, що викликається радіацією, альфа частка вибиває єдиний протон (ядро атома водню) зі стійкого при нормальних умовах ядра атома азоту і додає йому дивовижну швидкість. Ще одне свідчення на користь такого тлумачення цього явища було отримано в 1934 р., коли Фредерік Жоліо і Ірен Жоліо-Кюрі відкрили штучну радіоактивність. Планетарна модель атома, запропонована Резерфордом, безсумнівно стала великим кроком у розвитку знань про будівлю атома. Вона була зовсім необхідної для пояснення досвідів по розсіюванню а-часток. Однак вона виявилася нездатною пояснити сам факт тривалого існування атома, тобто його стійкість. За законами класичної електродинаміки, що рухається з прискоренням заряд повинний випромінювати електромагнітні хвилі, що несуть енергію. За короткий час (порядку 10-8 с) всі електрони в атомі Резерфорда повинні розтратити усю свою енергію й упасти на ядро. Те, що цього не відбувається в стійких станах атома, показує, що внутрішні процеси в атомі не підкоряються класичним законам.

Литература:1. Концепции уровней биологических структур и организация живой природы /www.kampi.ru/info/studentam/kse/Emel_book/ 2. Ернест Резерфорд www.ostriv.in.ua 3. Ю.Г. Павленко. "Hачала физики", изд. МГУ, 1988. 4. Опыт Резерфорда_ Ядерная модель атома./www.ZayN.RU / 5. М. Е. Прохоров Десять наиболее красивых физических экспериментов /ГАИШ, Москва/ www.astro.net/