रदरफोर्ड का नाभिकीय परमाणु मॉडल

परमाणु परमाणु मॉडल का मूल आरेख: हरे रंग में इलेक्ट्रॉन और लाल रंग में नाभिक

1911 में, अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी अर्नेस्ट रदरफोर्ड ने एक परमाणु और उसकी अवस्था में दो मूलभूत कणों की स्थिति को निर्धारित करने के लिए α-कण प्रकीर्णन का प्रयोग किया। रदरफोर्ड ने थॉमसन के परमाणु मॉडल की वैधता को साबित करने के लिए प्रयोग किया, लेकिन इसके परिणाम बहुत अलग थे, जिसने थॉमसन के परमाणु मॉडल को पूरी तरह से खारिज कर दिया। रदरफोर्ड ने कहा कि इलेक्ट्रॉन नाभिक के चारों ओर वृत्ताकार कक्षाओं में घूमते हैं जिन्हें कक्षाएँ कहा जाता है। इन कक्षाओं में इलेक्ट्रॉन बहुत तेजी से चककर लगाते हैं। तो यह परमाणु मॉडल सौर मंडल के समान है, जिसमें सूर्य नाभिक है और ग्रह गतिमान इलेक्ट्रॉनों की तरह हैं।

रदरफोर्ड का प्रयोग

रदरफोर्ड ने अपने प्रयोग में रेडियोएक्टिव स्रोत से उत्पन्न तेज गति के अल्फा कणों को सोने की पन्नी (100 nm मोटाई) पर बमबारी कराई, और उसके परिणाओं का अवलोकन किया। α-कणों के कारण होने वाले विक्षेपण का अध्ययन करने के लिए, उन्होंने एक पतली सोने की पन्नी के चारों ओर एक फ्लोरोसेंट जिंक सल्फाइड स्क्रीन लगाई। रदरफोर्ड ने अपने प्रयोगों से कुछ ऐसा प्राप्त किया जो जो थॉमसन के परमाणु मॉडल के विपरीत था। जिससे निम्नलिखित निष्कर्ष प्राप्त हुए:

• सोने की पन्नी पर बमबारी करने वाले α-कणों का एक बड़ा अंश बिना किसी विक्षेपण के नाभिक से होकर गुजरा, और इसलिए एक परमाणु में अधिकांश स्थान खाली है।
• कुछ अल्फा कण छोटे कोणों से विक्षेपित होते हैं और कुछ बड़े कोणों से विक्षेपित होते हैं। कुछ ही अल्फा कण प्रतिकर्षण बल के कारण विक्षेपित हुए। इससे यह पता चलता है कि परमाणु के मध्य धनावेशित भाग पाया जाता है।

• बहुत कम α-कण वापस विक्षेपित हुए, अर्थात केवल कुछ α-कणों का विक्षेपण कोण लगभग 180° था। इसलिए, एक परमाणु के कुल आयतन की तुलना में एक परमाणु में धनावेशित रूप से आवेशित कणों द्वारा घेरा गया आयतन बहुत कम होता है।
• धनात्मक आवेश और परमाणु का अधिकांश द्रव्यमान बहुत कम आयतन में केंद्रित होता है। उन्होंने परमाणु के इस क्षेत्र को नाभिक कहा।
• कोई भी परमाणु नाभिक से मिलकर बना होता है। नाभिक में प्रोटॉन और न्यूट्रॉन उपस्थित होते हैं और इलेक्ट्रान नाभिक के चारों ओर चक्कर लगाते रहते हैं। जिसमे प्रोटॉन धनावेशित और न्यूट्रॉन उदासीन होता है। जबकि इलेक्ट्रॉन पर ऋणात्मक आवेश होता है।
• इलेक्ट्रॉन और नाभिक आपस में आकर्षण के स्थिर वैधयुत बलो द्वारा बंधे रहते हैं।
• परमाणु का नाभिक बहुत घना और कठोर होता है।

रदरफोर्ड परमाणु मॉडल की सीमाएं

• रदरफोर्ड द्वारा प्रस्तुत परमाणु मॉडल परमाणु के स्थायित्व की व्याख्या नहीं कर सका।
• रदरफोर्ड द्वारा प्रस्तुत परमाणु मॉडल, रेखीय स्पेक्ट्रम की व्याख्या नहीं कर सका।
• यह Zeeman प्रभाव और स्टार्क प्रभाव की व्याख्या नहीं कर सका।
• रदरफोर्ड का सिद्धांत अधूरा था क्योंकि इसमें कक्षा में इलेक्ट्रॉनों की व्यवस्था के बारे में कुछ भी नहीं बताया गया था। यह रदरफोर्ड परमाणु मॉडल की प्रमुख कमियों में से एक थी।

अभ्यास प्रश्न

• एक परमाणु का कुल आवेश क्या है?
• रदरफोर्ड ने अपने प्रयोग से क्या निष्कर्ष निकाले?
• रदरफोर्ड और थॉमसन परमाणु मॉडल में क्या अंतर है?
• रदरफोर्ड α-कण प्रकीर्णन प्रयोग द्वारा खोजे गए परमाणु के उस भाग का नाम लिखिए:

1. इलेक्ट्रॉनों
2. प्रोटान
3. न्यूट्रॉन
4. नाभिक