Электроника шаг за шагом [Практическая энциклопедия юного радиолюбителя]

Продолжив свой мысленный эксперимент и разобрав на части молекулы подопытных веществ — стекла и пластмассы, — мы обнаружим, что и среди атомов попадаются, казалось бы, совершенно одинаковые «на вид», но при этом разные — наэлектризованные и ненаэлектризованные экземпляры, атомы с электрическим зарядом и без него, то есть электрически нейтральные. И после этого нам не останется ничего другого, как в поисках мельчайших частичек электрического заряда разобрать на части сам атом.

Т-16. Планетарная модель атома — массивное ядро, вокруг которого вращаются электроны. Слово «атом» в переводе с греческого означает «неделимый». Это название появилось очень давно, когда о настоящих атомах, в современном понимании этого слова, никто и представления не имел. Просто считалось, что всякое вещество можно дробить на части до тех пор, пока не получатся мельчайшие невидимые пылинки, которые дальше уже разделить нельзя. Невозможно. Вот эти гипотетические, то есть предполагаемые неделимые, пылинки древние греки и называли атомами. Позднее название «атом» перешло к частицам уже не гипотетическим, а совершенно реальным, к тем самым основным блокам, из которых, как было установлено, строятся разные вещества. Еще каких-нибудь сто лет назад некоторые ученые считали эти блоки неделимыми и с чистой совестью называли их атомами. И только в начале нашего века было установлено, что, строго говоря, атом нельзя называть атомом, что атом не есть неделимый блок, он представляет собой сложную машину и состоит из множества разнообразных деталей.

Склеенная из пластмассы модель самолета или даже летающая его модель лишь в небольшой степени похожа на воздушный лайнер, берущий на борт сотни пассажиров. Но вместе с тем, рассматривая эти модели, можно узнать много важного о настоящих самолетах, об устройстве их основных деталей, о том, для чего эти детали нужны.

Одна из правдоподобных моделей атома похожа на нашу Солнечную систему, и ее так и называют — «планетарная модель». В центре планетарной модели — основная деталь атома, его ядро, массивный шар, в котором сосредоточена почти вся атомная масса. Вокруг ядра вращаются маленькие и легкие шарики — электроны, чем-то напоминая планеты, вращающиеся вокруг Солнца (Р-3).

Р-3

Такая картина очень наглядна, ее легко себе представить, но, конечно же, планетарная модель — это упрощение, искажение истины (Т-8). Скажем, электроны — это совсем не шарики-пылинки, а некоторые во многом еще загадочные сгустки материи, которые ведут себя не только как частицы, но и как волны. И двигаются электроны не по спокойным круговым орбитам, как Венера или Земля вокруг Солнца. Электроны как бы размазаны в пространстве, распределены по сферам вокруг ядра, образуют вокруг него так называемые электронные оболочки. И само ядро — тоже не бильярдный шар. Это огромный (по атомным масштабам, разумеется) бурлящий котел, в котором непрерывно идут сложные превращения вещества и энергии, рождаются и умирают частицы.

И все же планетарная модель, несмотря на все ее недостатки, помогает просто и правильно объяснить многие важные процессы в атоме, многие особенности его конструкции. Именно поэтому свое путешествие в атомные глубины мы начнем с того, что построим упрощенную действующую — именно действующую — планетарную модель самого простого из известных атомов.

Привяжите нитку к спичечной коробке, раскрутите ее вокруг руки, и модель готова (Р-3;1). Ваша рука в ней играет роль атомного ядра, вращающаяся на нитке спичечная коробка — роль электрона. Но чью же роль в таком случае играет нитка? Ведь если нитка оборвется, то коробка под действием центробежной силы улетит в сторону, без нитки наш «атом» существовать не может. А в настоящем атоме нет никакой нитки, которая связывала бы ядро с электроном, и вместе с тем атом не разрушается, электрон с огромной скоростью (миллионы оборотов в секунду) вращается вокруг ядра и никуда не улетает. Что его держит? Какая сила привязывает, притягивает вращающийся электрон к ядру, не позволяет ему оторваться, улететь? Это делает электричество.

Т-17. В атомных частицах — электроне и протоне — хранятся мельчайшие порции электрических зарядов. Точными опытами установлено, что любой электрон обладает некоторым отрицательным электрическим зарядом, то есть зарядом того же самого сорта, который был обнаружен у пластмассовой палочки. Электрический заряд есть обязательное, непременное свойство электрона, такое же непременное, как масса. У всех электронов электрический заряд одинаков, так же, скажем, как одинакова масса у всех пятаков.