A diszperzió és a részecske élmény eleme. Rutherford alfa-részecskeszórási kísérlete (röviden)

Bevezetés

Az eredetileg oszthatatlannak hitt atomok összetett rendszerek. Hatalmas proton- és neutronmagjuk van, amely körül az elektronok az üres térben mozognak. Az atomok nagyon kicsik - méreteik körülbelül 10–10–10–9 m, és az atommag méretei még mindig körülbelül 100 000-szer kisebbek (10–15–10–14 m). Ezért az atomok csak közvetetten, nagyon nagy nagyítású képen „láthatók” (például térkibocsátó projektor segítségével). De még ebben az esetben sem lehet részletesen látni az atomokat. Belső felépítésükről szóló ismereteink hatalmas mennyiségű kísérleti adaton alapulnak, ami közvetve, de meggyőzően alátámasztja a fentieket. Az atom szerkezetére vonatkozó elképzelések gyökeresen megváltoztak a 20. században. új elméleti ötletek és kísérleti adatok befolyásolták. Az atommag belső szerkezetének leírásában vannak még megválaszolatlan kérdések, amelyek intenzív kutatás tárgyát képezik. A következő részek felvázolják az atom egészére vonatkozó elképzelések fejlődésének történetét; Külön cikket szentelünk az atommag szerkezetének (ATOMIC NUCLEUS STRUCTURE), mivel ezek az elképzelések nagyrészt egymástól függetlenül fejlődtek ki. Az atomok külső héjának tanulmányozásához szükséges energia viszonylag kicsi, a hő- vagy kémiai energia nagyságrendje. Emiatt az elektronokat kísérletileg jóval az atommag felfedezése előtt fedezték fel. Az atommag kis mérete ellenére nagyon erősen kötött, így csak az atomok között ható erőknél milliószor intenzívebb erők segítségével roncsolható és vizsgálható. Az atommag belső szerkezetének megértésében csak a részecskegyorsítók megjelenésével kezdődött a gyors fejlődés. Ez az óriási méretbeli és kötési energiakülönbség az, ami lehetővé teszi, hogy az atom szerkezetét mint egészet az atommag szerkezetétől elkülönítve tekintsük. Ahhoz, hogy képet kapjunk egy atom méretéről és az általa elfoglalt üres helyről, vegyük figyelembe azokat az atomokat, amelyek egy 1 mm átmérőjű vízcseppet alkotnak. Ha ezt a cseppet gondolatban a Föld méretére növeljük, akkor a vízmolekulában lévő hidrogén- és oxigénatomok átmérője 1-2 m. Az egyes atomok tömegének nagy része a magjában, az átmérőben összpontosul ebből csak 0,01 mm .

Fő rész

ÉN. Az atomok szerkezetére vonatkozó elképzelések fejlődése

Az atom összetett szerkezetének felfedezése a modern fizika fejlődésének legfontosabb állomása. Az atomszerkezetek kvantitatív elméletének megalkotása során, amely lehetővé tette az atomi rendszerek magyarázatát, új elképzelések születtek a mikrorészecskék tulajdonságairól, amelyeket a kvantummechanika ír le.

Az atomok, mint az anyagok oszthatatlan legkisebb részecskéinek gondolata, amint azt fentebb megjegyeztük, az ókorban merült fel (Démokritosz, Epikurosz, Lucretius). A középkorban az atomok tana, mivel materialista, nem kapott elismerést. A 18. század elejére. Az atomelmélet egyre népszerűbb. Ekkor már A. Lavoisier francia kémikus (1743–1794), a nagy orosz tudós, M.V. Lomonoszov és D. Dalton angol kémikus és fizikus (1766–1844) bebizonyította az atomok létezésének valóságát. Ekkor azonban fel sem merült az atomok belső szerkezetének kérdése, mivel az atomokat oszthatatlannak tekintették.

Az atomelmélet kidolgozásában nagy szerepet játszott a kiváló orosz kémikus, D.I. Mengyelejev, aki 1869-ben kidolgozta az elemek periodikus rendszerét, amelyben először vetődött fel tudományos alapon az atomok egységes természetének kérdése. A 19. század második felében. Kísérletileg bebizonyosodott, hogy az elektron bármely anyag egyik fő része. Ezek a következtetések, valamint számos kísérleti adat vezetett oda, hogy a XX. Komolyan felmerült az atom szerkezetének kérdése.

Az összes kémiai elem közötti természetes kapcsolat megléte, amelyet Mengyelejev periódusos rendszere egyértelműen kifejez, arra utal, hogy az összes atom szerkezete egy közös tulajdonságon alapul: mindegyik szorosan összefügg egymással.

század végéig azonban. A kémiában az a metafizikai meggyőződés uralkodott, hogy az atom az egyszerű anyag legkisebb részecskéje, az anyag oszthatóságának végső határa. Minden kémiai átalakulás során csak a molekulák pusztulnak el és jönnek létre újra, miközben az atomok változatlanok maradnak, és nem oszthatók fel kisebb részekre.

Az atom szerkezetére vonatkozó különféle feltételezéseket sokáig semmilyen kísérleti adat nem erősítette meg. Csak a 19. század végén. olyan felfedezéseket tettek, amelyek megmutatták az atom szerkezetének összetettségét és annak lehetőségét, hogy bizonyos körülmények között egyes atomokat másokká alakítanak át. E felfedezések alapján az atom szerkezetének doktrínája gyorsan fejlődni kezdett.

Az atomok összetett szerkezetének első közvetett bizonyítékát a rendkívül ritka gázok elektromos kisülése során keletkező katódsugarak tanulmányozása során nyerték. E sugarak tulajdonságainak tanulmányozása arra a következtetésre vezetett, hogy apró részecskékből álló folyamról van szó, amelyek negatív elektromos töltést hordoznak, és a fénysebességhez közeli sebességgel repülnek. Speciális technikákkal meg lehetett határozni a katódrészecskék tömegét és töltésük nagyságát, valamint azt, hogy ezek nem függnek sem a csőben maradó gáz természetétől, sem attól, hogy milyen anyagból készülnek az elektródák. vagy más kísérleti körülmények között készülnek. Ráadásul a katódrészecskék csak töltött állapotban ismertek, töltéseiktől megfosztva nem lehet őket elektromosan semleges részecskévé alakítani: az elektromos töltés a természetük lényege. Ezeket az elektronoknak nevezett részecskéket J. Thomson angol fizikus fedezte fel 1897-ben.

Az atom szerkezetének vizsgálata gyakorlatilag 1897–1898-ban kezdődött, miután véglegesen kiderült a katódsugarak elektronáram jellege, valamint meghatározták az elektron töltését és tömegét. Thomson javasolta az atom első modelljét, amely az atomot pozitív elektromos töltésű anyagcsomóként mutatja be, amelyben annyi elektron van elhelyezve, hogy elektromosan semleges formációvá változtatja. Ebben a modellben azt feltételezték, hogy külső hatások hatására az elektronok oszcillálhatnak, azaz gyorsult sebességgel mozoghatnak. Úgy tűnik, hogy ez lehetővé tette az anyagatomok fénykibocsátásával és a radioaktív anyagok atomjainak gamma-sugárzásával kapcsolatos kérdések megválaszolását.

A Thomson-féle atommodell nem feltételezi, hogy pozitív töltésű részecskék vannak az atomon belül. De hogyan magyarázhatjuk meg a pozitív töltésű alfa-részecskék radioaktív anyagok általi kibocsátását? A Thomson-féle atommodell néhány más kérdésre nem adott választ.

1911-ben E. Rutherford angol fizikus, miközben az alfa-részecskék mozgását tanulmányozta gázokban és más anyagokban, felfedezte az atom egy pozitív töltésű részét. További alaposabb vizsgálatok kimutatták, hogy ha egy párhuzamos sugárnyaláb gázrétegeken vagy vékony fémlemezen halad át, már nem párhuzamos sugarak jönnek ki, hanem némileg széttartóak: az alfa-részecskék szétszóródnak, azaz eltérnek az eredeti úttól. Az elhajlási szögek kicsik, de mindig van kis számú részecske (körülbelül egy a több ezerből), amelyek nagyon erősen eltérnek. Egyes részecskék visszadobódnak, mintha áthatolhatatlan akadályba ütköztek volna. Ezek nem elektronok - tömegük sokkal kisebb, mint az alfa részecskék tömege. Elhajlás léphet fel olyan pozitív részecskékkel való ütközéskor, amelyek tömege megegyezik az alfa részecskék tömegével. Ezen megfontolások alapján Rutherford az atom szerkezetének alábbi diagramját javasolta.

Az atom középpontjában egy pozitív töltésű atommag található, amely körül az elektronok különböző pályákon forognak. A forgásuk során fellépő centrifugális erőt az atommag és az elektronok közötti vonzás egyensúlyozza ki, aminek következtében azok bizonyos távolságra maradnak az atommagtól. Mivel az elektron tömege elhanyagolható, az atom szinte teljes tömege a magjában koncentrálódik. Az atommag és az elektronok aránya, amelyek száma viszonylag kicsi, az atomrendszer által elfoglalt teljes térnek csak jelentéktelen részét teszi ki.

Az atom szerkezetének Rutherford által javasolt diagramja, vagy ahogy szokták mondani, az atom bolygómodellje könnyen megmagyarázza az alfa-részecskék elhajlásának jelenségeit. Az atommag és az elektronok mérete ugyanis rendkívül kicsi a teljes atom méretéhez képest, amit az atommagtól legtávolabbi elektronok pályája határoz meg, így a legtöbb alfa-részecske észrevehető elhajlás nélkül repül át az atomokon. Csak azokban az esetekben, amikor az alfa-részecske nagyon közel kerül az atommaghoz, az elektromos taszítás hatására élesen eltér az eredeti útjától. Így az alfa-részecskék szóródásának vizsgálata alapozta meg az atom magelméletét.

II. Bohr posztulátumai

Az atom bolygómodellje lehetővé tette az anyag alfa-részecskék szóródásával kapcsolatos kísérletek eredményeinek magyarázatát, de alapvető nehézségek merültek fel az atomok stabilitásának igazolásában. Az első kísérletet Niels Bohr tette 1913-ban egy minőségileg új – kvantum – elmélet megalkotására az atomról. Célul tűzte ki, hogy egyetlen egésszé kapcsolja össze a vonalspektrumok empirikus törvényeit, az atom Rutherford-magmodelljét, valamint a fénykibocsátás és -elnyelés kvantumtermészetét. Bohr Rutherford nukleáris modelljére alapozta elméletét. Azt javasolta, hogy az elektronok körpályán mozogjanak az atommag körül. A körkörös mozgásnak még állandó sebesség mellett is van gyorsulása. Ez a felgyorsult töltésmozgás egyenértékű a váltakozó árammal, amely váltakozó elektromágneses teret hoz létre a térben. Ennek a mezőnek a létrehozásához energiát fogyasztanak. A térenergia az elektron és az atommag közötti Coulomb-kölcsönhatás energiája révén jöhet létre. Ennek eredményeként az elektronnak spirálisan kell mozognia, és az atommagra kell esnie. A tapasztalat azonban azt mutatja, hogy az atomok nagyon stabil képződmények. Ebből az következik, hogy a klasszikus elektrodinamika Maxwell-egyenleten alapuló eredményei nem alkalmazhatók az atomon belüli folyamatokra. Új mintákat kell találni. Bohr az atomról alkotott elméletét a következő posztulátumokra alapozta.

Bohr első posztulátuma(stacionárius állapotok posztulátuma): az atomban vannak stacionárius (idővel nem változó) állapotok, amelyekben nem bocsát ki energiát. Az atomok stacionárius állapotai stacionárius pályáknak felelnek meg, amelyek mentén az elektronok mozognak. Az elektronok mozgása álló pályán nem jár együtt elektromágneses hullámok kibocsátásával. Ez a posztulátum ellentétben áll a klasszikus elmélettel. Egy atom álló állapotában a körpályán mozgó elektronnak diszkrét szögimpulzus-kvantumértékekkel kell rendelkeznie.

Bohr második posztulátuma(frekvenciaszabály): amikor egy elektron az egyik álló pályáról a másikra mozog, egy energiájú foton bocsát ki (elnyelődik)

egyenlő a megfelelő stacioner állapotok energiáinak különbségével (En és Em az atom sugárzás/abszorpció előtti és utáni állóállapotának energiája). Az elektron átmenete egy m stacionárius pályáról stacionárius pályaszámra n egy atom energiájú állapotból való átmenetének felel meg Em En energiájú állapotba (1. ábra).

1. ábra. Bohr posztulátumainak magyarázatához

рEn>Em foton-emisszió történik (az atom átmenete nagyobb energiájú állapotból alacsonyabb energiájú állapotba, azaz egy elektron átmenete az atommagtól távolabbi pályáról egy közelebbire), Ennél<Еm – его поглощение (переход атома в состояние с большей энергией, т. е, переход электрона на более удаленную от ядра орбиту). Набор возможных дискретных частот kvantumátmeneteket és meghatározza az atom vonalspektrumát. Bohr elmélete remekül magyarázta a hidrogén kísérletileg megfigyelt vonalspektrumát. A hidrogénatom elméletének sikereit a több mint 200 éve feltétel nélkül érvényben lévő klasszikus mechanika alapelveinek feladása árán érték el. Ezért nagy jelentősége volt a Bohr-féle posztulátumok, különösen az első – a stacionárius állapotok létezéséről szóló – érvényességének közvetlen kísérleti bizonyításának. A második posztulátum az energia megmaradás törvénye és a fotonok létezésére vonatkozó hipotézis következményének tekinthető. D. Frank és G. Hertz német fizikusok az elektronok gázatomokkal való ütközését a retardáló potenciál módszerrel tanulmányozva (1913) kísérletileg megerősítették az álló állapotok létezését és az atomenergia-értékek diszkrétségét. Annak ellenére, hogy a hidrogénatommal kapcsolatos Bohr-koncepció kétségtelenül sikeres volt, amelyhez lehetségesnek bizonyult a spektrum kvantitatív elméletének megalkotása, a hidrogén melletti hélium atomra nem lehetett hasonló elméletet alkotni Bohr-féle elmélet alapján. ötleteket. A héliumatomot és az összetettebb atomokat illetően Bohr elmélete csak kvalitatív (bár nagyon fontos) következtetéseket tett lehetővé. Az elképzelés bizonyos pályákról, amelyek mentén egy elektron mozog egy Bohr-atomban, nagyon feltételesnek bizonyult. Valójában az elektronok mozgása egy atomban nem sok köze van a bolygók mozgásához a pályán. Jelenleg a kvantummechanika segítségével számos kérdés megválaszolása lehetséges bármely elem atomjának szerkezetével és tulajdonságaival kapcsolatban.

III. Az atommag felépítése

Az atommag felépítése

Nukleon szint

Körülbelül 20 évvel azután, hogy Rutherford „felfedezte” magját az atom mélyén, felfedezték a neutront - egy részecskét, amely minden tulajdonságában megegyezik a hidrogénatom magjával - egy protont, de csak elektromos töltés nélkül. A neutron rendkívül kényelmesnek bizonyult az atommagok belsejének szondázására. Mivel elektromosan semleges, az atommag elektromos tere nem taszítja el - ennek megfelelően a lassú neutronok is könnyen megközelíthetik az atommagot olyan távolságra, amelyen a nukleáris erők elkezdenek megnyilvánulni. A neutron felfedezése után a mikrovilág fizikája ugrásszerűen haladt előre.

Nem sokkal a neutron felfedezése után két elméleti fizikus - a német Werner Heisenberg és a szovjet Dmitrij Ivanenko - feltételezte, hogy az atommag neutronokból és protonokból áll. Az atommag felépítésének modern megértése ezen alapul.

A protonokat és a neutronokat a nukleon szó egyesíti. A protonok olyan elemi részecskék, amelyek a legkönnyebb kémiai elem - hidrogén - atommagjai. Az atommagban lévő protonok száma megegyezik az elem rendszámával a periódusos rendszerben, és Z-vel jelöljük (a neutronok száma - N). A proton pozitív elektromos töltése abszolút értékben egyenlő az elemi elektromos töltéssel. Körülbelül 1836-szor nehezebb, mint egy elektron. Egy proton két Q = + 2/3 töltésű up-kvarkból és egy Q = – 1/3 értékű d-kvarkból áll, amelyeket gluonmező köt össze. 10-15 m nagyságrendű végső méretei vannak, bár nem képzelhető el tömör golyónak, inkább egy elmosódott határvonalú felhőre hasonlít, amely létrejött és megsemmisült virtuális részecskékből áll.

A neutron elektromos töltése 0, tömege megközelítőleg 940 MeV. Egy neutron egy u-kvarkból és két d-kvarkból áll. Ez a részecske csak stabil atommagok összetételében stabil, egy szabad neutron elektronná, protonná és elektron antineutrínóvá bomlik. A neutron felezési ideje (az az idő, amely alatt az eredeti neutronszám fele lebomlik) körülbelül 12 perc. Az anyagban a neutronok még rövidebb ideig léteznek szabad formában az atommagok általi erős abszorpciójuk miatt. A protonhoz hasonlóan a neutron is részt vesz minden típusú kölcsönhatásban, beleértve az elektromágneseseket is: általános semlegességgel, összetett belső szerkezete miatt elektromos áramok léteznek benne.

Az atommagban a nukleonokat egy speciális erő – a nukleáris – köti meg. Egyik jellemzőjük a rövid hatású: 10-15 m nagyságrendű vagy annál kisebb távolságban minden más erőt meghaladnak, aminek következtében a nukleonok nem repülnek szét a hasonló töltésű protonok elektrosztatikus taszításának hatására. . Nagy távolságokon a nukleáris erők nagyon gyorsan nullára csökkennek.

A nukleáris erők hatásmechanizmusa ugyanazon az elven alapul, mint az elektromágneses erőké - a kölcsönhatásban lévő tárgyak virtuális részecskékkel való cseréjén.

A virtuális részecskék a kvantumelméletben olyan részecskék, amelyek kvantumszámai (spin-, elektromos- és bariontöltések stb.) megegyeznek a megfelelő valós részecskékkel, de amelyekre az energia, az impulzus és a tömeg közötti szokásos összefüggés nem áll fenn.

IV. Rutherford kísérletei

A mágneses térben a radioaktív sugárzás 3 komponensre bomlik: alfa-, béta- és gamma-sugarakra.

A radioaktivitás jelensége az atom bonyolult szerkezetére utalt

Következtetés

Végezetül arra a következtetésre jutunk, hogy a Rutherford-Bohr-koncepció már több, mint az abszolút igazság részecskéi, bár a fizika további fejlődése számos hibára tárt fel ebben a koncepcióban. Az abszolút helyes tudás még nagyobb részét tartalmazza az atom kvantummechanikai elmélete.

Az atom bonyolult szerkezetének felfedezése a fizika jelentős eseménye volt, mivel a klasszikus fizika elképzelései az atomokról mint az anyag szilárd és oszthatatlan szerkezeti egységeiről cáfoltak.

Lézerek

A sugárzás kvantumelmélete alapján rádióhullámok kvantumgenerátorait és látható fény kvantumgenerátorait - lézereket - építettek. A lézerek nagyon nagy teljesítményű koherens sugárzást hoznak létre. A lézersugárzást igen széles körben használják a tudomány és a technológia különböző területein, például az űrbeli kommunikációra, információ rögzítésére és tárolására (lézerlemezek), valamint hegesztésre, az orvostudományban.

Spectra

Bohr elmélete lehetővé tette a vonalspektrumok létezésének magyarázatát.
Az (1) képlet kvalitatív képet ad arról, hogy az atomemissziós és abszorpciós spektrumok miért vannak vonalakban. Valójában egy atom csak olyan frekvenciájú hullámokat tud kibocsátani, amelyek megfelelnek az energiaértékek különbségeinek E 1 , E 2 , . . . , E n ,. . Ezért az atomok emissziós spektruma külön elhelyezkedő éles, fényes vonalakból áll. Ugyanakkor egy atom nem bármelyik fotont képes elnyelni, hanem csak egyet energiával hν ami pontosan egyenlő a különbséggel E n − Ek két megengedett energiaérték E nÉs Ek. Magasabb energiájú állapotba lépés E n, az atomok pontosan ugyanazokat a fotonokat abszorbeálják, amelyeket az eredeti állapotba való fordított átmenet során képesek kibocsátani Ek. Egyszerűen fogalmazva, az atomok a folytonos spektrumból azokat a vonalakat veszik ki, amelyeket maguk bocsátanak ki; Emiatt a hideg atomgáz abszorpciós spektrumának sötét vonalai pontosan azokon a helyeken helyezkednek el, ahol ugyanannak a gáznak a fűtött állapotban lévő emissziós spektrumának világos vonalai találhatók.

Folyamatos spektrumú hidrogénemissziós spektrum hidrogénabszorpciós spektrum

Az "atom" szó görögül fordítva "oszthatatlant" jelent. Az atom sokáig, egészen a 20. század elejéig az anyag legkisebb oszthatatlan részecskéit jelentette. A 20. század elejére. A tudomány sok olyan tényt halmozott fel, amelyek az atomok összetett szerkezetére utalnak.

Nagy előrelépést értek el az atomok szerkezetének tanulmányozásában Ernest Rutherford angol tudós kísérletei az alfa-részecskék szóródásával kapcsolatban, amikor vékony anyagrétegeken haladnak át. Ezekben a kísérletekben egy radioaktív anyag által kibocsátott α-részecskék keskeny sugarát vékony aranyfóliára irányították. A fólia mögé egy paravánt helyeztek el, amely a gyors részecskék becsapódása alatt világítani tudott. Megállapítást nyert, hogy a legtöbb α-részecske a fólián való áthaladás után eltér az egyenes vonalú terjedéstől, vagyis szétszóródik, és néhány α-részecske általában visszadobódik. Rutherford az α-részecskék szóródását azzal magyarázta, hogy a pozitív töltés nem egyenletesen oszlik el egy 10-10 m sugarú golyóban, amint azt korábban feltételeztük, hanem az atom központi részében - az atommagban - koncentrálódik. Az atommag közelében elhaladva egy pozitív töltésű a-részecske kilökődik belőle, majd az atommagba ütközve az ellenkező irányba lökődik vissza. Így viselkednek az azonos töltésű részecskék, ezért van az atomnak egy központi pozitív töltésű része, amelyben jelentős tömegű atom koncentrálódik. A számítások azt mutatták, hogy a kísérletek magyarázatához az atommag sugarát körülbelül 10-15 m-re kell venni.

Rutherford azt javasolta, hogy az atom bolygórendszerhez hasonló szerkezetű. A Rutherford-féle atomszerkezeti modell lényege a következő: az atom középpontjában egy pozitív töltésű atommag található, amelyben az összes tömeg koncentrálódik az atommag körül, körkörös pályán, nagy távolságra (mint a bolygók). a Nap körül). Az atommag töltése egybeesik a kémiai elem számával a periódusos rendszerben.

h Planck állandója.

1. Az „atom” szó görögről fordítva azt jelenti, hogy „oszthatatlan”. Az atom sokáig, egészen a 20. század elejéig az anyag legkisebb oszthatatlan részecskéit jelentette. A 20. század elejére. A tudomány sok olyan tényt halmozott fel, amelyek az atomok összetett szerkezetére utalnak.

Az atomok szerkezetének tanulmányozásában nagy előrelépést értek el Ernest Rutherford angol tudós kísérletei az alfa-részecskék szóródásával kapcsolatban, amikor vékony anyagrétegeken haladnak át. Ezekben a kísérletekben egy radioaktív anyag által kibocsátott alfa-részecskék keskeny sugarát vékony aranyfóliára irányították. A fólia mögé egy paravánt helyeztek el, amely a gyors részecskék becsapódása alatt világítani tudott. Megállapítást nyert, hogy az α-részecskék többsége a fólián való áthaladás után eltér az egyenes vonalú terjedéstől, azaz szétszóródnak, és néhány α-részecske általában visszadobódik. Rutherford az alfa-részecskék szétszóródását azzal magyarázta, hogy a pozitív töltés nem egyenletesen oszlik el egy 10^~10 m sugarú golyóban, amint azt korábban feltételeztük, hanem az atom központi részében - az atommagban - koncentrálódik. Az atommag közelében elhaladva egy pozitív töltésű a-részecske kilökődik belőle, majd az atommagba ütközve az ellenkező irányba lökődik vissza. Így viselkednek az azonos töltésű részecskék, ezért van az atomnak egy központi pozitív töltésű része, amelyben jelentős tömegű atom koncentrálódik. A számítások azt mutatták, hogy a kísérletek magyarázatához az atommag sugarát körülbelül 10^~15 m-re kell venni.

Rutherford bolygómodellje az atom felépítéséről nem tudott megmagyarázni számos jól ismert tényt: egy töltéssel rendelkező elektronnak a Coulomb-vonzási erők miatt az atommagra kell esnie, az atom pedig stabil rendszer; Körpályán haladva, az atommaghoz közeledve az atomban lévő elektronnak minden lehetséges frekvenciájú elektromágneses hullámot kell kibocsátania, azaz a kibocsátott fénynek folytonos spektrumúnak kell lennie, de a gyakorlatban más az eredmény: az atomok elektronjai bocsátanak ki fényt. amelynek vonalspektruma van. Nielier Bohr dán fizikus volt az első, aki megpróbálta feloldani az atommag szerkezetének bolygómagmodelljében rejlő ellentmondásokat.

Bohr elméletét két posztulátumra alapozta. Az első posztulátum: egy atomi rendszer csak speciális stacionárius vagy kvantumállapotban lehet, amelyek mindegyikének megvan a maga energiája; álló állapotban egy atom nem bocsát ki Ez azt jelenti, hogy egy elektron (például egy hidrogénatomban) több jól meghatározott pályán is elhelyezkedhet. Minden elektronpálya egy nagyon meghatározott energiának felel meg.

A második posztulátum: az egyik álló állapotból a másikba való átmenet során elektromágneses sugárzás kvantumát bocsátanak ki vagy abszorbeálnak. A foton energiája egyenlő egy atom energiáinak különbségével két állapotú: , ahol

h Planck állandója.

Amikor egy elektron egy közeli pályáról egy távolabbi pályára mozog, egy atomi rendszer energiakvantumot nyel el. Amikor egy elektron egy távolabbi pályáról az atommaghoz képest közelebbi pályára kerül, az atomrendszer energiakvantumot bocsát ki.

A tudományban nagyon sokáig azt hitték, hogy az atom az anyag legkisebb, OSZTHATATLAN részecskéje.

1. Az első, aki megsértette ezeket az elképzeléseket, Thomson volt: úgy vélte, hogy az atom egyfajta pozitív anyag, amelyben az elektronok „mint mazsola a cupcake-ben” vannak elszórva. Ennek az elméletnek az a jelentősége, hogy az atomot többé nem ismerték fel oszthatatlannak
2. Rutherford kísérletet végzett az alfa-részecskék szóródásával kapcsolatban. A nehéz elemeket (aranyfólia) radioaktív anyaggal bombázták. Rutherford izzó köröket várt, de izzó gyűrűket látott.
Rutherford magyarázata: Az atom középpontja tartalmazza az összes pozitív töltést, és az elektronok nincsenek hatással az alfa részecskék áramlására.
3. A hidrogénatom bolygómodellje BORU szerint	Az energia egy részének (látható) kibocsátásával egy atom csak a saját hullámhossz-készletét adja - egy spektrumot. A spektrumok típusai: 1. Sugárzási (emissziós) spektrum: (hevített állapotban lévő testek által biztosított) a) Szilárd - adja meg az összes atomot szilárd, folyékony vagy sűrű gázokban b) Béléses - adjon atomokat gáz halmazállapotban 1. Abszorpciós spektrum: ha fényt engedünk át egy anyagon, akkor ez az anyag pontosan azokat a hullámokat fogja elnyelni, amelyeket felmelegített állapotban bocsát ki (sötét csíkok jelennek meg a folytonos spektrumon) Spektrális elemzés egy módszer egy anyag kémiai összetételének meghatározására annak emissziós vagy abszorpciós spektrumából. A módszer azon a tényen alapul, hogy minden kémiai elemnek megvan a maga hullámhossz-készlete. A spektrális elemzés alkalmazása: kriminológiában, orvostudományban, asztrofizikában. A spektrográf egy olyan eszköz, amely spektrális elemzést végez. A spektroszkóp abban különbözik a spektrográftól, hogy nem csak spektrumok megfigyelésére, hanem a spektrum fényképezésére is használható. Jegy 21. sz 1. A fizikai jelenségek vizsgálatának termodinamikai megközelítése. A belső energia és a változtatás módjai. A termodinamika első főtétele. A termodinamika első főtételének alkalmazása izoterm, izokhorikus és adiabatikus folyamatokra. 2. Az atommag szerkezetének modelljei; nukleáris erők; a mag nukleonmodellje; nukleáris megkötő energia; nukleáris reakciók. 1. Minden testnek nagyon sajátos szerkezete van, kaotikusan mozgó és egymással kölcsönhatásban lévő részecskékből áll, ezért minden testnek van belső energiája. A belső energia olyan mennyiség, amely a test saját állapotát jellemzi, vagyis a rendszer mikrorészecskéinek kaotikus (termikus) mozgásának energiáját. (molekulák, atomok, elektronok, atommagok stb.) és e részecskék kölcsönhatási energiája. Az egyatomos ideális gáz belső energiáját az U = 3/2 t/M RT képlet határozza meg. Egy test belső energiája csak a többi testtel való kölcsönhatás eredményeként változhat. A belső energia megváltoztatásának két módja van: hőátadás és mechanikai munka (például melegítés súrlódás vagy kompresszió során, hűtés táguláskor). A hőátadás a belső energia munkavégzés nélküli változása: az energia a felhevültebb testekről a kevésbé fűtöttekre kerül át. A hőátadás háromféle: hővezető képesség (közvetlen energiacsere a kölcsönhatásban lévő testek vagy ugyanazon test részei kaotikusan mozgó részecskéi között); konvekció (energiaátvitel folyadék- vagy gázáramlással) és sugárzás (energiaátvitel elektromágneses hullámokkal). A hőátadás során átadott energia mértéke a hőmennyiség (Q). Ezeket a módszereket mennyiségileg egyesítik az energiamegmaradás törvényébe, amely a termikus folyamatok esetében a következőképpen hangzik: egy zárt rendszer belső energiájának változása megegyezik a rendszerbe átvitt hőmennyiség és a külső hőhatások összegével. a rendszerre ható erők. , ahol a belső energia változása, Q a rendszerbe átadott hőmennyiség, A külső erők munkája. Ha a rendszer maga végzi el a munkát, akkor hagyományosan A-nak nevezzük. Ekkor a hőfolyamatok energiamaradásának törvénye, amelyet a termodinamika első főtételének nevezünk, a következőképpen írható fel: , azaz. a rendszerbe átadott hőmennyiség a rendszer által végzett munka elvégzésére és belső energiájának megváltoztatására fordítódik. Izobár hevítés során a gáz külső erőkre hat, ahol V1 és V2 a gáz kezdeti és végső térfogata. Ha a folyamat nem izobár, akkor a munka mennyiségét az ABCD ábra területe határozza meg, amely a p(V) függőséget kifejező egyenes és a V gáz kezdeti és végső térfogata közé van zárva. Tekintsük a termodinamika első főtételének alkalmazását ideális gázzal végbemenő izofolyamatokra. Izoterm folyamatban a hőmérséklet állandó, ezért a belső energia nem változik. Ekkor a termodinamika első főtételének egyenlete a következő alakot ölti: , azaz a rendszernek átadott hőmennyiség az izotermikus tágulás során munkába megy, ezért a hőmérséklet nem változik. Izobár folyamatban a gáz kitágul, és a gáznak átadott hőmennyiség belső energiájának növelésére és a munka elvégzésére megy el: . Izochor folyamat során a gáz nem változtatja a térfogatát, ezért nem történik vele munka, azaz A = 0, és az első törvény egyenlete formájú, vagyis az átadott hőmennyiség a belső térfogat növelésére megy el. a gáz energiája. Az adiabatikus folyamat a környezettel való hőcsere nélkül megy végbe. Q = 0, ezért a gáz tágulásakor a belső energiáját csökkenti, ezért az adiabatikus folyamatot ábrázoló görbét adiabatikusnak nevezzük. 2. Az atommag összetétele. Nukleáris erők. Az atommag tömeghibája és kötési energiája. Nukleáris reakciók. Nukleáris energia. Bármely anyag atomjának magja protonokból és neutronokból áll. (A protonok és neutronok közönséges neve nukleon.) A protonok száma megegyezik az atommag töltésével, és egybeesik a periódusos rendszer elemszámával. A protonok és neutronok számának összege megegyezik a tömegszámmal. Például egy oxigénatom magja 8 protonból és 16-8 = 8 neutronból áll. Az atommag 92 protonból és 235-92 = 143 neutronból áll. A protonokat és neutronokat az atommagban tartó erőket nevezzük nukleáris erők*. Ez az interakció legerősebb típusa. 1932-ben James Chadwick angol fizikus nulla elektromos töltésű és egységnyi tömegű részecskéket fedezett fel. Ezeket a részecskéket neutronoknak nevezték. A neutront n-nek nevezik. A neutron felfedezése után D. D. Ivanenko és W. Heisenberg fizikusok 1932-ben előterjesztették az atommag proton-neutron modelljét. E modell szerint bármely anyag atomjának magja protonokból és neutronokból áll. (A protonok és neutronok közönséges neve nukleon.) A protonok száma megegyezik az atommag töltésével, és egybeesik a periódusos rendszer elemszámával. A protonok és neutronok számának összege megegyezik a tömegszámmal. Például egy oxigénatom magja 8 protonból és 16-8 = 8 neutronból áll. Az atommag 92 protonból és 235-92 = 143 neutronból áll. Azokat a kémiai anyagokat, amelyek a periódusos rendszerben ugyanazt a helyet foglalják el, de eltérő atomtömegűek, izotópoknak nevezzük. Az izotópmagok a neutronok számában különböznek egymástól. Például a hidrogénnek három izotópja van: protium - az atommag egy protonból áll, deutérium - az atommag egy protonból és egy neutronból áll, trícium - az atommag egy protonból és két neutronból áll. Ha összehasonlítjuk az atommagok tömegét a nukleonok tömegével, akkor kiderül, hogy a nehéz elemek atommagjának tömege nagyobb, mint az atommagban lévő protonok és neutronok tömegének összege, könnyű elemek esetében pedig az atommag tömege. kisebb, mint az atommagban lévő protonok és neutronok tömegének összege. Ezért tömegkülönbség van az atommag tömege és a protonok és neutronok tömegének összege között, ezt tömeghibának nevezzük. M = Mn- (Mp + Mn). Mivel a tömeg és az energia között összefüggés van, ezért a nehéz magok hasadása és a könnyű atommagok szintézise során olyan energiának kell felszabadulnia, amely tömeghiba miatt létezik, és ezt az energiát nevezzük az atommag kötési energiájának. Ez az energia felszabadulhat magreakciók során. A magreakció az atommag töltésének és tömegének megváltoztatásának folyamata, amely az atommag más atommagokkal vagy elemi részecskékkel való kölcsönhatása során megy végbe. A magreakciók bekövetkeztekor teljesülnek az elektromos töltések és a tömegszámok megmaradásának törvényei: a magreakcióba lépő atommagok és részecskék töltéseinek (tömegszámainak) összege megegyezik a töltések (tömegszámok) összegével. a reakció végtermékei (magok és részecskék). A hasadási láncreakció olyan magreakció, amelyben a reakciót kiváltó részecskék a reakció termékeiként képződnek. A láncfejlesztés szükséges feltétele

39. Kísérlet az alfa részecskeszórásról.

Az első kísérlet az atommodell létrehozására felhalmozott kísérleti adatok alapján (1903) J. Thomsoné. Úgy vélte, hogy az atom egy körülbelül 10–10 m sugarú, elektromosan semleges gömbrendszer. Az atom pozitív töltése egyenletesen oszlik el a golyó teljes térfogatában, és benne negatív töltésű elektronok helyezkednek el (6.1. ábra). .1). Az atomok vonalemissziós spektrumának magyarázatára Thomson megpróbálta meghatározni az elektronok elhelyezkedését egy atomban, és kiszámította rezgéseik frekvenciáját az egyensúlyi helyzetek körül. Ezek a próbálkozások azonban sikertelenek voltak. Néhány évvel később a nagy angol fizikus, E. Rutherford kísérletei során bebizonyosodott, hogy Thomson modellje hibás.

6.1.1. ábra.

J. Thomson atommodellje

Az első közvetlen kísérleteket az atomok belső szerkezetének tanulmányozására E. Rutherford és munkatársai, E. Marsden és H. Geiger végezték 1909–1911-ben. Rutherford atomi szondázást javasolt α-részecskék felhasználásával, amelyek a rádium és néhány más elem radioaktív bomlása során keletkeznek. Az alfa-részecskék tömege körülbelül 7300-szorosa az elektron tömegének, a pozitív töltése pedig az elemi töltés kétszerese. Kísérleteiben Rutherford körülbelül 5 MeV kinetikus energiájú α-részecskéket használt (az ilyen részecskék sebessége nagyon nagy - körülbelül 107 m/s, de még mindig lényegesen kisebb, mint a fénysebesség). Az α részecskék teljesen ionizált hélium atomok. Rutherford fedezte fel 1899-ben, miközben a radioaktivitás jelenségét tanulmányozta. Rutherford nehéz elemek (arany, ezüst, réz stb.) atomjait bombázta ezekkel a részecskékkel. Az atomokat alkotó elektronok kis tömegük miatt nem tudják észrevehetően megváltoztatni az α részecske pályáját. Szórást, vagyis az α-részecskék mozgási irányának változását csak az atom nehéz, pozitív töltésű része okozhatja. A Rutherford-kísérlet diagramja az ábrán látható. 6.1.2.

6.1.2. ábra.

Rutherford α-részecskeszórási kísérletének vázlata. K – radioaktív anyagot tartalmazó ólomtartály, E – cink-szulfiddal bevont szita, F – aranyfólia, M – mikroszkóp)

Egy ólomtartályba zárt radioaktív forrásból az alfa-részecskéket egy vékony fémfóliára irányították. A szétszórt részecskék egy cink-szulfid kristályréteggel borított képernyőre estek, amely képes izzani, ha gyorsan töltött részecskék érik őket. A képernyőn megjelenő szcintillációkat (villogásokat) szemmel, mikroszkóppal figyeltük meg. A szórt α részecskék megfigyelése Rutherford kísérletében a nyaláb eredeti irányához képest különböző φ szögekben végezhető el. Megállapítást nyert, hogy a legtöbb α-részecske egy vékony fémrétegen halad át kismértékű vagy semmilyen elhajlás nélkül. A részecskék egy kis része azonban jelentős, 30°-ot meghaladó szögben elhajlik. Nagyon ritka alfa-részecskék (körülbelül egy a tízezerből) 180°-hoz közeli szögben elhajlottak.

Ez az eredmény még Rutherford számára is teljesen váratlan volt. Elképzelései éles ellentmondásban voltak Thomson atommodelljével, amely szerint a pozitív töltés az atom teljes térfogatában eloszlik. Ilyen eloszlás mellett a pozitív töltés nem tud olyan erős elektromos teret létrehozni, amely α részecskéket tud visszadobni. Egy egyenletesen töltött golyó elektromos tere a felületén maximális, és a labda középpontjához közeledve nullára csökken. Ha annak a golyónak a sugara, amelyben az atom összes pozitív töltése koncentrálódik, n-szeresére csökkenne, akkor az α-részecskére ható maximális taszítóerő n2-szeresére nőne a Coulomb-törvény szerint. Következésképpen kellően nagy n érték esetén az alfa-részecskék nagy, akár 180°-os szögben is szóródhatnak. Ezek a megfontolások vezették Rutherfordot arra a következtetésre, hogy az atom majdnem üres, és minden pozitív töltése kis térfogatban koncentrálódik. Rutherford az atomnak ezt a részét atommagnak nevezte. Így keletkezett az atom magmodellje. Rizs. A 6.1.3 szemlélteti egy α részecske szóródását egy Thomson atomban és egy Rutherford atomban.

Ernest Rutherford (1871-1937).

Angol fizikus, a magfizika megalapítója, a Londoni Királyi Társaság tagja (1903, elnöke 1925-1930 között) és a világ legtöbb akadémiájának tagja. Brightwaterben (Új-Zéland) született. 1899-ben 1900-ban fedezte fel az alfa- és béta-sugarakat – a rádium bomlási terméke (emanáció), és bevezette a felezési idő fogalmát. F. Soddyval együtt 1902-1903-ban. kidolgozta a radioaktív bomlás elméletét és megállapította a radioaktív átalakulások törvényét. 1903-ban bebizonyította, hogy az alfa-sugarak pozitív töltésű részecskékből állnak (kémiai Nobel-díj, 1908).

1908-ban G. Geigerrel közösen egyedi töltött részecskék rögzítésére szolgáló készüléket tervezett (Geiger-számláló). 1911-ben telepítve az alfa-részecskék különböző elemek atomjai általi szórásának törvénye (Rutherford-képlet), amely lehetővé tette 1911-ben az atom új modelljének létrehozását - planetáris (Rutherford-modell).

Felvetette az atommagok mesterséges átalakításának ötletét (1914). 1919-ben végrehajtotta az első mesterséges magreakciót, a nitrogént oxigénné alakítva, ezzel lefektette a közös magfizika alapjait, felfedezte a protont. 1920-ban megjósolta a neutron és a deuteron létezését. M. Oliphanttal együtt 1933-ban kísérletileg bebizonyította. a tömeg és az energia kapcsolatának törvényének érvényessége magreakciókban. 1934-ben végrehajtotta a deuteronok fúziós reakcióját trícium képződésével.

Az első kísérleteket az atom szerkezetének tanulmányozására Ernest Rutherford végezte 1911-ben. Ezek a radioaktivitás jelenségének felfedezésének köszönhetően váltak lehetővé, amelyben a természetes radioaktív bomlás következtében nehéz elemek szabadulnak fel. -részecskék. Kiderült, hogy ezek a részecskék pozitív töltéssel egyenlőek két elektron töltésével, tömegük körülbelül 4-szer nagyobb, mint egy hidrogénatom tömege, azaz. ezek a hélium atom ionjai (). A részecskék energiája az urán eV-tól a tórium eV-ig terjed. A részecskék sebessége m/s, így vékony fémfólián is „át lehet lőni”. A részecskék szóródásával kapcsolatos információk az ábrán láthatók. 1.

Kutatások kimutatták, hogy kis számú részecske jelentősen eltért az eredeti mozgási iránytól. Egyes esetekben a szórási szög megközelítette a 180 fokot. A kapott adatok alapján E. Rutherford következtetéseket vont le, amelyek az alapot képezték az atom bolygómodellje:

Van egy atommag, amelyben az atom szinte teljes tömege és minden pozitív töltése koncentrálódik, és az atommag méretei sokkal kisebbek, mint magának az atomnak a méretei;

Az atomot alkotó elektronok körpályán mozognak az atommag körül.

E két premisszák alapján, és feltételezve, hogy a beeső részecske és a pozitív töltésű atommag közötti kölcsönhatást a Coulomb-erők határozzák meg, Rutherford megállapította, hogy az atommagok mérete ()m, azaz. ()-szer kisebbek az atomok méreténél.

A Rutherford által javasolt atommodell a naprendszerhez hasonlít, i.e. az atom közepén egy atommag („Nap”) található, körülötte pedig elektronok – „bolygók” – keringenek. Ezért hívták Rutherford modelljét bolygó atommodell.

Ez a modell előrelépést jelentett az atom szerkezetének modern megértése felé. A mögöttes koncepció atommag, amiben az atom teljes pozitív töltése és csaknem teljes tömege koncentrálódik, a mai napig megőrizte értelmét.

Azonban az a feltételezés, hogy az elektronok körpályán mozognak összeegyeztethetetlen sem a klasszikus elektrodinamika törvényeivel, sem az atomi gázok emissziós spektrumának vonaljellegével.

Illusztráljuk a Rutherford-féle bolygómodellről elmondottakat a hidrogénatom példáján keresztül, amely egy hatalmas atommagból (protonból) és egy körpályán körbefutó elektronból áll. Mivel a pálya sugara m (első Bohr-pálya) és m/s elektronsebesség, normálgyorsulása . A körpályán gyorsulással mozgó elektron kétdimenziós oszcillátor. Ezért a klasszikus elektrodinamika szerint elektromágneses hullám formájában kell energiát sugároznia. Ennek eredményeként az elektron elkerülhetetlenül megközelíti az atommagot s idő alatt. A valóságban azonban a hidrogénatom egy stabil és „hosszú életű” elektromechanikus rendszer.

Rutherford kísérletei az alfa részecskék szóródásával kapcsolatban Az atom magmodellje.

Ismeretes, hogy az „atom” szó görögül fordításban „oszthatatlant” jelent. J. Thomson angol fizikus dolgozta ki (a 19. század végén) az első „atommodellt”, amely szerint az atom egy pozitív töltésű gömb, amelyben elektronok lebegnek. A Thomson által javasolt modell kísérleti igazolást igényelt, mivel a radioaktivitás és a fotoelektromos hatás jelensége nem volt magyarázható Thomson atommodelljével. Ezért 1911-ben Ernest Rutherford kísérletsorozatot végzett az atomok összetételének és szerkezetének tanulmányozására. Ezekben a kísérletekben egy keskeny gerenda a -a radioaktív anyag által kibocsátott részecskéket vékony aranyfóliára irányították. Mögötte egy képernyő volt, amely képes világítani a gyors részecskék becsapódása alatt. Kiderült, hogy a többség az a -a részecskék a fólián való áthaladás után eltérnek a lineáris terjedéstől, azaz szétszóródnak, és néhány a -a részecskéket visszadobják 180 0 .

Trajektóriák A-az atommagtól különböző távolságra repülő részecskék

Lézerek

Fénykibocsátás és abszorpció atomok által

Bohr posztulátumai szerint egy elektron több meghatározott pályán is lehet. Minden elektronpálya egy bizonyos energiának felel meg. Amikor egy elektron egy közeli pályáról távoli pályára mozog, egy atomi rendszer energiakvantumot nyel el. Amikor egy elektron egy távolabbi pályáról az atommaghoz képest közelebbi pályára kerül, az atomrendszer energiakvantumot bocsát ki.

Spectra

Folyamatos spektrum

Következtetések Rutherford alfa-részecskeszórási kísérletéből: 1. Van egy atommag, i.e. egy kis test, amelyben az atom szinte teljes tömege és az összes pozitív töltés koncentrálódik. 2. Az atom szinte teljes tömege az atommagban koncentrálódik. 3. A negatív részecskék - elektronok - zárt pályán forognak az atommag körül. 4. Az összes elektron negatív töltése az atom teljes térfogatában eloszlik. Az atom magmodellje:

9. dia az előadásból "Rutherford kísérlete, az atom modellje". Az archívum mérete a prezentációval együtt 174 KB.

Fizika 9. osztály

egyéb előadások összefoglalója

„Egy elem atomjának szerkezete” – Ki fedezte fel a radioaktivitás jelenségét. Szerkezet. Az atom „oszthatatlan”. Rutherford számos kísérletet végzett az atomok szerkezetének és összetételének tanulmányozására. Thomson 1903-ban javasolta az atom szerkezetének egyik első modelljét. Henri Becquerel felfedezi a radioaktivitás jelenségét. A részecske villanást okozott a képernyőn. A 19. század végén két esemény vezetett egy összetett atomszerkezet ötletéhez. Az atom szerkezete. Bolygó (nukleáris) modell.

„Felhőkamra” – Az eszköz célja. Robot elve. Javulás. Kapacitás. A készülék feltalálója. Jelentése. Kamera. Wilson. Wilson kamra. Eszköz.

„A nukleáris energia biztonsága” – Az atomenergia történetéből. Az urán atommagok bomlási reakciója. Forrásban lévő atomreaktor működési diagramja. Biztonság. Forrásban lévő atomreaktor diagramja. Az atomerőművek több energiatermelési képességgel rendelkeznek. Atomerőművek. Az atomenergia káros hatásai. Atomerőművek Oroszország térképén. Nukleáris reaktor. Atomenergia. Termonukleáris fúzió. Az atomenergia előnyei és ártalmai. Nukleáris jégtörők.

„Fizika „Motion”” – Testek kölcsönhatása. Mechanika. A megmaradás törvénye a mechanikában. Az atom szerkezete. A testek tehetetlensége és tömege. Sebesség egyenetlen mozgás közben. Hogyan változnak a koordináták. Mozgás egyenes vonalú egyenletesen gyorsított mozgás közben. A dinamika alapjai. Erő munkája. Newton 2. törvénye. Testek szabadesése. A fizika alapjai. Az anyag tulajdonságainak tanulmányozása. Vektor. Newton 3. törvénye. A keringés időszaka és gyakorisága. Gyorsulás. A fizika egzakt tudomány.

„Matematikai inga oszcillációi” - Óraterv. Az inga rezgésének gyakorlati alkalmazása. Galileo Galilei (1564-1642). Huygens Christian (1629-1695). Bármely test képes oszcilláló mozgásokat végrehajtani. A kísérletet szűk körben végeztük. Mechanikai rezgések illusztrációja egy Foucault-inga példáján. A Pisai Egyetem régi épülete. Egy igazi ingát akkor tekinthetjük matematikainak, ha a szál hossza jóval nagyobb, mint a rá felfüggesztett test mérete.

„Első kozmikus sebesség” – Problémák megoldása. A szabadesés gyorsulása. Az a sebesség, amelyet a testnek át kell adni ahhoz, hogy műholddá váljon. Bevezetés a mesterséges műholdakba. Első menekülési sebesség. Feltételek, amelyek mellett a test mesterséges intelligenciává válik. Mesterséges földi műholdak. Határozza meg a műhold indításának első menekülési sebességét. Megoldani a problémát. A bolygók forradalma a Nap körül.