21-6 Thomsonov model atómu
21-1 Kladné a záporné ióny; 21-2
Faradayove zákony; 21-3 Vedenie elektrického prúdu v plynoch; 21-4 Vzťah
medzi hmotnosťou a nábojom elektrónu; 21-5 Elektrický náboj a hmotnosť
elektrónu; 21-6 Thomsonov model atómu ; 21-7 Rutherfordov model atómu;
21-8 Elektrická vodivosť v pevných látkach; 21-9 Polovodiče; 21-10
Termická emisia; 21-11 Kryštalické usmerňovače prúdu; 21-12 Tranzistory;
21-1 Solárne panely a rádioaktívne zdroje prúdu;
21-6 Thomsonov model atómu
J.J. Thomson, vychádzajúc zo svojich experimentov, navrhol prvý model atómu, model na vnútornú štruktúru atómu (obr. 21.5). Podľa tohto modelu je atóm vyplnený kladnou hmotou (kladné elektrické fluidum), do ktorého sú vnorené záporne nabité elektróny, ako sú jadierka v melóne (alebo ako hrozienka v pudingu – preto nazývajú tento model tiež pudingový model). Nakoľko elektróny sa navzájom odpudzujú, ale homogénne rozložená kladná hmota ich priťahuje do stredu atómu, existuje vo vnútri atómu určité stabilné rozloženie elektrónov. Ak túto stabilnú rovnováhu niečo zvonka naruší, napríklad zrážka s iným atómom, elektróny začnú kmitať okolo svojich rovnovážnych polôh, a budú vyžarovať frekvenciou týchto kmitov elektromagnetické vlny.
V tú dobu (v roku 1904) už bolo známe, že všetky
látky, v stave horúcich pár, vyžarujú (na určitej
charakteristickej frekvencii) svetlo. Vykonali veľký počet
výpočtov, aby dostali Thomsonov model atómu (frekvenciu
kmitov elektrónov) do súladu s experimentálne zistenými
frekvenciami, ktorými rôzne prvky žiarili. Všetky tieto snahy
stroskotali, a bolo tak evidentné, že Thomsonovim modelom atómu
niečo principiálne nie je v poriadku. Tým, že J.J. Thomson
hľadel na atóm, ako na zložitú štruktúru kladne
nabitej látky a záporne nabitých elektrónov, urobil
veľký krok vpred, tento model však nebol dostatočne
verný.12
12Je zaujímavé, že japonský fyzik Hantao Nagaoka (19.08.1865-11.12.1950) Thomsonov model kritizoval, a už v roku 1904 navrhol planetárny model atómu, kde v strede atómu bolo veľmi hmotné kladné jadro, okolo ktorého obiehali elektróny v prstenci, ako Mesiace okolo Saturnu. V podstate sa jednal o planetárny model. Tento model však bol zavrhnutý, lebo trajektória elektrónov nebola stabilná – elektróny vykonávajú (ako aj planéty v slnečnej sústave) zrýchlený pohyb po kružnicovej trajektórii, a preto by museli vyžarovať elektromagnetické vlny – zrýchlený elektrický náboj žiari. Vyžarovanie by viedlo k strate energie elektrónu a k jeho pádu do kladného jadra. Tento problém dokázala vyriešiť až Bohrov model atómu (neskôr uvidíme ako). Rutherford vo svojej slávnej práci z roku 1911 dokazujúcej existenciu hmotného kladného jadra Hantao Nagaoku spomína.