रदरफोर्ड के परमाणु मॉडल के संबंध में निम्नलिखित में से कौन सा/से कथन सही है/हैं? कथन 1: परमाणु के केंद्र में ए

Question

रदरफोर्ड के परमाणु मॉडल के संबंध में निम्नलिखित में से कौन सा/से कथन सही है/हैं? कथन 1: परमाणु के केंद्र में एक धनावेशित सघन नाभिक होता है। कथन 2: इलेक्ट्रॉन ऊर्जा खोए बिना नाभिक के चारों ओर वृत्ताकार कक्षाओं में घूमते हैं। कथन 3: परमाणु के भीतर का अधिकांश स्थान रिक्त होता है।

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The correct answer is B: केवल 1 और 3. अल्फा-कण प्रकीर्णन प्रयोग से प्राप्त रदरफोर्ड का मॉडल, यह सही ढंग से बताता है कि परमाणु का द्रव्यमान और धनावेश एक छोटे से केंद्रीय नाभिक में केंद्रित होते हैं और परमाणु का अधिकांश भाग खाली स्थान है। हालाँकि, यह परमाणु की स्थिरता की व्याख्या करने में विफल रहा क्योंकि शास्त्रीय इलेक्ट्रोडायनामिक्स के अनुसार, एक घूमते हुए इलेक्ट्रॉन को लगातार ऊर्जा विकीर्ण करनी चाहिए और नाभिक में गिर जाना चाहिए।

Step-by-Step Solution & Concepts:
अल्फा-कण प्रकीर्णन प्रयोग से प्राप्त रदरफोर्ड का मॉडल, यह सही ढंग से बताता है कि परमाणु का द्रव्यमान और धनावेश एक छोटे से केंद्रीय नाभिक में केंद्रित होते हैं और परमाणु का अधिकांश भाग खाली स्थान है। हालाँकि, यह परमाणु की स्थिरता की व्याख्या करने में विफल रहा क्योंकि शास्त्रीय इलेक्ट्रोडायनामिक्स के अनुसार, एक घूमते हुए इलेक्ट्रॉन को लगातार ऊर्जा विकीर्ण करनी चाहिए और नाभिक में गिर जाना चाहिए।

Working Principle: इस मॉडल ने एक ग्रहीय संरचना प्रस्तावित की जहाँ स्थिरवैद्युत बल ($F_e = \frac{1}{4\pi\epsilon_0} \cdot \frac{Ze^2}{r^2}$) इलेक्ट्रॉन की कक्षीय गति के लिए आवश्यक अभिकेंद्र बल प्रदान करता है। मैक्सवेल के सिद्धांत के अनुसार, चूंकि त्वरित आवेश विद्युत चुम्बकीय विकिरण उत्सर्जित करते हैं, इसलिए मॉडल ने भविष्यवाणी की कि इलेक्ट्रॉन ऊर्जा खो देंगे और परमाणु ढह जाएगा, जो पदार्थ की स्थिरता का खंडन करता है।

Key Formulas: $F_c = \frac{mv^2}{r}$ — वृत्ताकार गति के लिए आवश्यक अभिकेंद्र बल; $E_{total} = K.E. + P.E.$ — स्थिरवैद्युत क्षेत्रों में ऊर्जा संतुलन समीकरण

Key Points: नाभिक धनावेशित और सघन होता है, जो बहुत कम आयतन घेरता है।; परमाणु का अधिकांश आयतन रिक्त स्थान से बना होता है, यही कारण है कि अधिकांश अल्फा कण बिना विचलित हुए निकल जाते हैं।; यह मॉडल परमाणु की स्थिरता की व्याख्या करने में विफल रहा।; इसने नाभिक के चारों ओर इलेक्ट्रॉनों के वितरण की व्याख्या नहीं की।

Advantages: एक छोटे, सघन नाभिक की अवधारणा पेश की।; अल्फा कणों के बड़े-कोण प्रकीर्णन की सफलतापूर्वक व्याख्या की।

Disadvantages: शास्त्रीय भौतिकी के आधार पर परमाणु की स्थिरता की व्याख्या नहीं कर सका।; तत्वों के रेखीय स्पेक्ट्रा (line spectra) की व्याख्या नहीं कर सका।

Applications: परमाणु के बोहर मॉडल के विकास के लिए आधार प्रदान किया।; स्वर्ण पन्नी प्रयोग के माध्यम से परमाणु नाभिक की खोज का मार्ग प्रशस्त किया।

Additional Info: अल्फा-कण प्रकीर्णन प्रयोग में इसकी उच्च आघातवर्धनीयता के कारण सोने की पन्नी (gold foil) का उपयोग किया गया था।. कथन 2 गलत है क्योंकि शास्त्रीय भौतिकी भविष्यवाणी करती है कि एक त्वरित आवेशित कण लगातार ऊर्जा खोता है।

Answer: B सही है — रदरफोर्ड ने सही ढंग से सघन नाभिक और रिक्त स्थान की पहचान की, लेकिन उनका मॉडल गलत तरीके से यह मानता था कि इलेक्ट्रॉन बिना ऊर्जा हानि के अनिश्चित काल तक घूम सकते हैं।

Exam Tip: हमेशा याद रखें कि रदरफोर्ड का मॉडल 'बोहर-पूर्व' मॉडल है; यदि प्रश्न स्थिरता या स्पेक्ट्रा के बारे में है, तो याद रखें कि रदरफोर्ड का मॉडल विफल रहता है, लेकिन बोहर का मॉडल परिमाणित (quantized) कक्षाओं को पेश करके सफल होता है।

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Option A: केवल 1, 2 और 3

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Option C: केवल 2 और 3

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Option D: केवल 1 और 2

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