Özellikle eski dönemlerde atom ile ilgili incelemeler nasıl yapıldı?

Thomson atom modeli

J. J. Thomson laboratuvarında bir katot ışın tüpü oluşturdu ve beklediği üzere katottan çıkan ışınlar anoda doğru yöneliyorlardı. Thomson bu ışınları biraz incelemek istedi ve anotta küçük bir delik açarak karşısına floresan bir ekran koydu. Floresan ekrana çarpan katot ışınları ekranda küçük noktaların parlamasına neden oluyordu. Bu doğrultuda ışınların parçacıklı yapıda olduklarını anladı. Parçacıkların bir elektrik yüke sahip olup olmadığını ortaya çıkarmak için yolları üzerine birbirine paralel iki adet metal levha yerleştirerek ikinci bir pille levhaları zıt olarak yükledi. Böylelikle levhalar arasında bir elektrik alan yaratmış oldu ve eğer katottan çıkıp anota giden ışınlar bir elektrik yüküne sahiplerse yollarının sapması gerekecekti. Deneyini gerçekleştirdiğinde katot ışınlarının yollarının saptığını gördü ve sapma artı yüklü levha yönünde oluyordu. Zıt yükler birbirini çekeceğinden katot ışınlarını meydana getiren parçacıkların eksi yüklü olduğu anlaşılıyordu.

Rutherford Atom Modeli

E. Rutherford, radyoaktif özellik gösteren radyum (Ra) elementinden çıkan alfa (a) taneciklerini noktasal bir kaynak hâlinde, çok ince hâle getirdiği altın levha üzerine göndermiştir.

Amacı, pozitif yüklü olduğunu bildiği a taneciklerinin altın levhadaki atomların içinden geçerken nasıl davranacağını gözlemlemek ve yorumlamaktır.

Aşağıdaki şekilde görüldüğü biçimde bir deney düzeneği hazırlayan Rutherford gönderdiği a taneciklerinin ekranda bıraktıkları izleri incelemiş ve atom modelini geliştirmiştir.

a ışınlarının büyük bir kısmı altın levhadaki atomlardan hemen hemen hiç sapmadan geçmiş, az bir kısmı ise sapmış veya geri dönmüştür.

Bohr atom modeli

20.yüzyıla girildiğinde atomun özelliklerini açıklayan model henüz yoktu ve haliyle atomun yapısı da bilinmiyordu. Fakat 1913 yılına gelindiğinde Robert A. Millikan elektron yükünü, dolayısıyla elektron kütlesini belirlemiş, Ernest Rutherford bazı yaptığı deneyler sonucu, atomu merkezinde pozitif yük bulunan bir yapı olarak ifade etmiş. Niels Bohr da bu yapılan çalışmalar ile elde edilen bilgileri de göz önüne alarak hidrojen atomu için bir model öne sürmüştü.

Deney düzeneği bir katot ışını tüpünden oluşuyor. Tüpün bir ucunda ısıtıldığında elektron saçan bir katot diğer ucunda yüzeyine ulaşan elektronu toplayarak akım oluşturan bir anot bulunmakta.

Deneyde, içinde cıva buharı bulunan cam tüpte hızlandırma gerilimleri aracılığıyla katodun ısıtılmasıyla katottan salınan elektronların hızları ve dolayısıyla kinetik enerjileri değiştirilerek gaz halindeki cıva atomlarıyla çarpışmaları sağlanır. Tüpün bir ucunda olan katottan diğer ucunda olan anota varabilen elektronların akımları ölçülür. Voltajın arttırılması ile hazırlanan elektronların oluşturduğu akım artar, fakat belli bir voltajda akım aniden düşer. Bu düşüş, elektronlar bu voltaj farkı altında kazandıkları kinetik enerjiyi cıva atomlarına aktardıkları için anota varan elektronların sayısının azalması demek. Bu durumda elektronların kaybettiği enerji atomlara aktarılmış, tabandaki atomlar üst düzeye geçmiş.

Sonuç olarak deneyde gözlenen akımdaki düşme, taban enerji ve uyarılmış enerji düzeyi kavramlarıyla ifade edilir ve atomlarda enerji düzeylerinin varlığını gösterir. Bu enerji düzeyleri ise atomun soğurduğu (absorbe ettiğini) ya da saldığı enerjinin sadece belirli miktarlarda (yani kuantumlu) olduğunu gösterir.