32112

To istota tzw. planetarnego modelu budowy atomu zaproponowanego przez E. Rutherforda w 1911 roku. Faktycznie porównanie budowy atomu do układu planetarnego pochodzi od francuskiego fizyka Jeana Perrina, który jeszcze w 1901 roku, w odczycie wygłoszonym 16 lutego dla studentów i członków Stowarzyszenia Przyjaciół Uniwersytetu Paryskiego, bez żadnych podstaw doświadczalnych, zaproponował hipotezę, zgodnie z którą „elektrony jak małe ujemne planety krążą wokół dodatnich jąder-słońc".

Jednak nadal pozostawało kilka znaków zapytania.

Od drugiej połowy XIX wiemy, że gazy pobudzone do świecenia za pomocą wyładowań elektrycznych wysyłają światło o konkretnych długościach fal. Zgodnie z klasyczną mechaniką poruszający się dookoła jądra elektron powinien emitować falę elektromagnetyczną. Emisja taka jest związana z ucieczką pewnej energii z układu elektron-jądro.

Elektron poruszający się wokół jądra porusza się oczywiście torem krzywoliniowym, w szczególności przyjmijmy, że porusza się po okręgu. Na torze krzywoliniowym utrzymuje go oczywiście siła dośrodkowa F_d, która jest oczywiście wynikiem przyciągania elektrostatycznego elektronu i jądra. Skoro działa siła, to zgodnie z drugą zasadą dynamiki Newtona musi także istnieć przyspieszenie. Jest to tzw. przyspieszenie dośrodkowe a„ które w jednostajnym ruchu po okręgu jest przyczyną zmian kierunku wektora prędkości nie zmieniając wartości wektora ani jego zwrotu. W 1861 J.C. Maxwell udowodnił, że ładunek elektryczny poruszający się z przyspieszeniem różnym od zera w polu elektrycznym (a tak przecież jest z elektronem w atomie - elektron porusza się w polu elektrycznym wytwarzanym przez jądro) musi emitować falę elektromagnetyczną. Jednak fale elektromagnetyczne niosą energię, zatem energia elektronu w atomie musi maleć. W konsekwencji musi maleć promień toru, po którym elektron się porusza. Żywot atomu Rutherforda byłby bardzo krótki i zakończył się upadkiem elektronu na jądro!

sif z przyspieszeniem a * 0 emituje fałf elektromagnetyczną tracąc

^Fd =^m<^ar a.-—* 0

Przyjrzyjmy się uważniej prostemu atomowi, w którym na podobieństwo planet w układzie słonecznym, wokół jądra krążą tylko dwa elektrony. Dwie planety wokół gwiazdy krążą pozostając na uwięzi sił grawitacyjnych. Zarówno gwiazda przyciąga planety jak i planety przyciągają się pomiędzy sobą. Taka sytuacja ma także miejsce w naszym Układzie Słonecznym,