원자 모델 페린 행성 마이너스 전하 될 태양이 원자의 중심에서 농축 양전하 될 것 인 태양 전지 시스템과 원자 구조를 비교 하였다. 1895 년 프랑스의 저명한 물리학자는 음극선에 의해 음전하가 부딪히는 표면으로 전하가 전달되는 것을 보여주었습니다.
이를 통해 음극선의 전기적 특성이 입증되고 원자의 전기적 특성에 빛을 비추어 원자를 가장 작고 나눌 수없는 물질 단위로 이해했습니다. 1901 년 Jean Baptiste Perrin은 중심을 둘러싼 음전하 (양전하)가 관성의 힘에 의해 상쇄된다고 제안했습니다.
장 밥 티스트 페린
이 모델은 나중에 원자의 모든 양전하가 원자의 중심에 있고 전자가 그 주위를 돌고 있다고 주장한 Ernest Rutherford에 의해 보완되고 완성되었습니다.
그러나이 모델에는 당시 설명 할 수 없었던 몇 가지 한계가 있었으며이 모델은 덴마크 물리학자인 Niels Bohr가 1913 년에 자신의 모델을 제안하기위한 기초로 삼았습니다.
Perrin 원자 모델의 특성
Perrin 원자 모델의 두드러진 특징은 다음과 같습니다.
-원자는 그 중심에있는 큰 양의 입자로 구성되어 있으며 대부분의 원자 질량이 집중되어 있습니다.
-총 전하를 보상하는이 집중된 양전하를 중심으로 여러 개의 음전하가 공전합니다.
Perrin의 제안은 원자 구조를 태양계와 비교하는데, 여기서 집중된 양전하가 태양의 역할을 수행하고 주변 전자가 행성의 역할을 수행 할 것입니다.
Perrin은 1895 년에 원자의 불연속 구조를 제안한 선구자였습니다. 그러나 그는이 개념을 확인하는 데 도움이 될 실험을 설계하지 않았습니다.
실험
박사 과정의 일환으로 Perrin은 1894 년부터 1897 년까지 파리의 École Normale Supérieure에서 물리학 조수로 근무했습니다.
그때까지 Perrin은 음극선의 특성을 테스트하는 데있어 대부분의 연구를 개발했습니다. 즉, 음극선이 전하를 띤 입자이거나 파동의 형태를 취했는지 여부입니다.
음극선
음극선 실험은 1870 년대 영국의 화학자 William Crookes가 발명 한 구조 인 Crookes 튜브를 사용한 연구에서 시작되었습니다.
Crookes 튜브는 내부에 가스 만 포함 된 유리 튜브로 구성됩니다. 이 구성은 각 끝에 금속 조각이 있고 각 조각은 외부 전압 소스에 연결됩니다.
튜브에 전원이 공급되면 내부의 공기가 이온화되어 결과적으로 전기 전도체가되어 양쪽 전극 사이의 개방 회로를 닫습니다.
튜브 내부에서 가스는 형광등처럼 보이지만 1890 년대 후반까지 과학자들은이 현상의 원인에 대해 명확하지 않았습니다.
그때까지 형광이 튜브 내에서 소립자의 순환에 기인 한 것인지, 광선이 그들을 운반하는 파동의 모양을 취했는지는 알 수 없었다.
페린의 조사
1895 년 Perrin은 방전관을 더 큰 빈 용기에 연결하여 음극선 실험을 복제했습니다.
또한 Perrin은 일반 분자에 대한 불 침투성 벽을 배치하고 보호 챔버 내에 포함 된 패러데이 케이지를 배치하여 Crookes의 구성을 복제했습니다.
광선이 패러데이 케이지 내부의 일반 분자의 불 투과성 벽을 통과하면 음극선이 기본 전하를 띤 입자로 구성되어 있음을 자동으로 보여줍니다.
확인 방법
이를 입증하기 위해 Perrin은 불 침투성 벽 근처에 전위계를 연결하여 음극선이 닿을 때 생성되는 전하를 측정했습니다.
실험을 수행 할 때, 음극선이 불 침투성 벽에 미치는 영향이 전위계에서 소량의 음전하 측정을 유도한다는 것이 입증되었습니다.
그 후, Perrin은 전기장의 유도를 통해 시스템에 강제로 음극선 플럭스를 편향시키고 음극선이 전위계에 충돌하도록 강제했습니다. 그런 일이 발생했을 때 미터기는 이전 기록에 비해 상당히 높은 전기 요금을 기록했습니다.
Perrin의 실험 덕분에 음극선은 음전하를 가진 입자로 구성되어 있음이 밝혀졌습니다.
나중에 20 세기 초에 JJ Thomson은 Perrin의 연구를 기반으로 전자의 존재와 전하 질량 관계를 공식적으로 발견했습니다.
가정
1904 년 영국 과학자 JJ Thomson은 자두 푸딩 모델이라고도 알려진 원자 모델에 대한 그의 제안을 발표했습니다.
이 모델에서 양전하는 균질 한 질량으로 이해되었으며 음전하는 상기 양의 질량에 무작위로 분산됩니다.
비유에서 양전하는 푸딩의 질량이고 음전하는 자두로 표현됩니다. 이 모델은 1907 년 Perrin에 의해 반박되었습니다. 그의 제안에서 Perrin은 다음을 나타냅니다.
-양전하는 원자 구조 전체에 걸쳐 팽창하지 않습니다. 오히려 원자의 중심에 집중되어 있습니다.
-음전하는 원자 전체에 흩어져 있지 않습니다. 대신, 그들은 원자의 바깥 쪽 가장자리를 향해 양전하 주위에 질서있게 배열됩니다.
한계
Perrin의 원자 모델에는 Bohr (1913) 및 양자 물리학의 기여 덕분에 이후에 극복 된 두 가지 주요 제한 사항이 있습니다.
이 제안의 가장 중요한 제한 사항은 다음과 같습니다.
-왜 양전하가 원자의 중심에 집중되어 있는지에 대한 설명이 없습니다.
-원자 중심 주변의 음전하 궤도의 안정성은 이해되지 않습니다.
Maxwell의 전자기 법칙에 따르면 음전하는 양전하와 충돌 할 때까지 양전하 주위의 나선형 궤도를 나타냅니다.
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참고 문헌
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- Jean Baptiste Perrin (20014). 세계 전기 백과 사전. 출처 : encyclopedia.com
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- Solbes, J., Silvestre, V. 및 Furió, C. (2010). 원자 및 화학 결합 모델의 역사적 발전과 교훈적 의미. 발렌시아 대학교. 발렌시아 스페인. 출처 : ojs.uv.es