Thomson's and Rutherford's Models of an Atom Questions in Hindi

(N/A) थॉमसन के परमाणु मॉडल के अनुसार,एक परमाणु में ऋणात्मक और धनात्मक दोनों प्रकार के आवेश होते हैं जो संख्या और परिमाण में समान होते हैं।
चूंकि कुल धनात्मक आवेश,कुल ऋणात्मक आवेश द्वारा पूरी तरह संतुलित हो जाता है,इसलिए परमाणु समग्र रूप से विद्युत उदासीन होता है।

(B) रदरफोर्ड के अल्फा-कण प्रकीर्णन प्रयोग के अनुसार,परमाणु का संपूर्ण धनावेश और अधिकांश द्रव्यमान परमाणु के एक बहुत छोटे क्षेत्र में केंद्रित होता है,जिसे नाभिक कहा जाता है।
चूंकि नाभिक में धनावेश प्रोटॉन के कारण होता है,इसलिए यह निष्कर्ष निकलता है कि परमाणु के नाभिक में प्रोटॉन उपस्थित होते हैं।

(B) यदि $\alpha$-कण प्रकीर्णन प्रयोग किसी ऐसी धातु की पन्नी का उपयोग करके किया जाए जो रदरफोर्ड द्वारा उपयोग की गई सोने की पन्नी जितनी ही पतली हो,तो अवलोकनों में कोई महत्वपूर्ण परिवर्तन नहीं होगा।
इसका कारण यह है कि परमाणु की मूलभूत संरचना (केंद्र में एक छोटा,धनावेशित नाभिक) सभी तत्वों के लिए समान होती है।
हालाँकि,अधिकांश अन्य धातुएँ सोने जितनी आघातवर्धनीय (malleable) नहीं होती हैं,इसलिए इतनी पतली पन्नी प्राप्त करना अत्यंत कठिन है।
यदि एक मोटी पन्नी का उपयोग किया जाता है,तो अधिक $\alpha$-कण प्रकीर्णित होंगे या वापस टकराएंगे,जिससे रदरफोर्ड के मूल प्रयोग की तरह परमाणु के भीतर धनावेशित द्रव्यमान की सटीक स्थिति और प्रकृति का निर्धारण करना समान निश्चितता के साथ संभव नहीं होगा।

(N/A) जे. जे. थॉमसन के परमाणु मॉडल की सीमाएँ निम्नलिखित हैं:
$\rightarrow$ यह रदरफोर्ड द्वारा किए गए अल्फा-कण प्रकीर्णन प्रयोग के परिणामों की व्याख्या नहीं कर सका।
$\rightarrow$ इस मॉडल के समर्थन में कोई प्रयोगात्मक आधार या प्रमाण नहीं था।

(D) रदरफोर्ड के परमाणु मॉडल की सीमाएँ निम्नलिखित हैं:
$1$. परमाणु का स्थायित्व: शास्त्रीय विद्युत चुम्बकीय सिद्धांत के अनुसार,एक त्वरित आवेशित कण (जैसे इलेक्ट्रॉन) को विकिरण के रूप में लगातार ऊर्जा खोनी चाहिए। जैसे-जैसे इलेक्ट्रॉन ऊर्जा खोता है,उसकी कक्षा छोटी होती जानी चाहिए और अंततः उसे नाभिक में गिर जाना चाहिए,जिससे परमाणु अस्थिर हो जाएगा। हालाँकि,परमाणु स्थिर होते हैं।
$2$. इलेक्ट्रॉनिक संरचना: रदरफोर्ड का मॉडल कक्षाओं में इलेक्ट्रॉनों की व्यवस्था या उनके ऊर्जा स्तरों के बारे में नहीं बताता है।
$3$. रेखीय स्पेक्ट्रम: यह हाइड्रोजन और अन्य परमाणुओं के लिए देखे गए विशिष्ट रेखीय स्पेक्ट्रम की उत्पत्ति को समझाने में विफल रहा।

(C) रदरफोर्ड के अल्फा-कण प्रकीर्णन प्रयोग में सोने की एक पतली पन्नी पर अल्फा-कणों की बौछार की गई थी।
उन्होंने देखा कि अधिकांश अल्फा-कण पन्नी से सीधे निकल गए,लेकिन बहुत कम संख्या में कण बड़े कोणों पर विक्षेपित हुए और कुछ कण वापस लौट आए।
इससे यह निष्कर्ष निकला कि परमाणु का धनावेश और अधिकांश द्रव्यमान परमाणु के केंद्र में एक बहुत ही छोटे और सघन क्षेत्र में केंद्रित होता है,जिसे उन्होंने परमाणु का नाभिक नाम दिया।

(B) रदरफोर्ड के अल्फा कण प्रकीर्णन प्रयोग ने दिखाया कि अधिकांश अल्फा कण सोने की पन्नी से सीधे निकल गए,लेकिन एक बहुत छोटा अंश बड़े कोणों से विक्षेपित हुआ और कुछ कण वापस लौट आए। इस अवलोकन से यह निष्कर्ष निकला कि परमाणु का धनात्मक आवेश और अधिकांश द्रव्यमान परमाणु के केंद्र में एक बहुत छोटे और सघन क्षेत्र में केंद्रित होता है,जिसे नाभिक (न्यूक्लियस) नाम दिया गया।

(A) रदरफोर्ड के परमाणु मॉडल ने प्रस्तावित किया कि परमाणु का धनावेश और अधिकांश द्रव्यमान एक बहुत छोटे क्षेत्र में सघन रूप से केंद्रित होता है जिसे नाभिक कहा जाता है,जो धनावेशित होता है $(i)$।
उन्होंने इस मॉडल की तुलना सौर मंडल से की,जहाँ नाभिक सूर्य की तरह कार्य करता है और इलेक्ट्रॉन उसके चारों ओर घूमने वाले ग्रहों की तरह होते हैं $(iii)$।
हालाँकि $\alpha$-कण वास्तव में हाइड्रोजन परमाणु से चार गुना भारी होते हैं,लेकिन यह प्रयोग में उपयोग किए गए कणों का एक गुण था,न कि मॉडल की कोई विशिष्ट अभिधारणा $(ii)$।
रदरफोर्ड का मॉडल थॉमसन के मॉडल के विपरीत था क्योंकि थॉमसन का मॉडल धनावेश के समान वितरण का सुझाव देता था,जबकि रदरफोर्ड के मॉडल ने साबित किया कि यह केंद्र में केंद्रित है $(iv)$।

(C) थॉमसन का परमाणु मॉडल,जिसे अक्सर 'प्लम पुडिंग' मॉडल कहा जाता है,यह प्रस्तावित करता है कि:
$1$. परमाणु एक धनात्मक आवेशित गोले से बना होता है जिसमें इलेक्ट्रॉन धंसे होते हैं।
$2$. परमाणु का द्रव्यमान पूरे परमाणु में समान रूप से वितरित माना जाता है।
$3$. धनात्मक आवेश भी पूरे परमाणु में समान रूप से वितरित माना जाता है।
$4$. इलेक्ट्रॉन इस धनात्मक गोले में तरबूज के बीज की तरह या पुडिंग में प्लम की तरह धंसे होते हैं,जिसका अर्थ है कि वे समान रूप से वितरित होते हैं।
$5$. कथन $(iv)$ गलत है क्योंकि यह मॉडल बताता है कि धनात्मक आवेश इलेक्ट्रॉनों के ऋणात्मक आवेश को संतुलित करके परमाणु को स्थिर करता है,न कि यह कि इलेक्ट्रॉन एक-दूसरे को आकर्षित करते हैं।
इसलिए,कथन $(i)$,$(ii)$ और $(iii)$ सही हैं।

(D) रदरफोर्ड के $\alpha$-कण प्रकीर्णन प्रयोग के निष्कर्ष निम्नलिखित हैं:
$1$. अधिकांश $\alpha$-कण सोने की पन्नी से सीधे निकल गए,जो यह दर्शाता है कि परमाणु के अंदर का अधिकांश स्थान खाली है (कथन $(iv)$ सही है)।
$2$. $\alpha$-कणों का एक छोटा अंश छोटे कोणों से विक्षेपित हुआ,जो परमाणु में धनात्मक आवेशित केंद्र (नाभिक) की उपस्थिति का संकेत देता है।
$3$. बहुत कम $\alpha$-कण वापस लौट आए,जिससे पता चला कि परमाणु का पूरा द्रव्यमान और धनात्मक आवेश एक बहुत छोटे आयतन में केंद्रित है जिसे नाभिक कहा जाता है (कथन $(ii)$ सही है)।
$4$. इस प्रयोग ने इलेक्ट्रॉनों के ऋणात्मक आवेश या न्यूट्रॉन के अस्तित्व के बारे में जानकारी नहीं दी थी।
अतः,कथन $(ii)$ और $(iv)$ सही हैं।

(A) परमाणु का पहला मॉडल $J.J. Thomson$ द्वारा $1904$ में दिया गया था। इस मॉडल को $Plum$ $Pudding$ मॉडल या तरबूज मॉडल के रूप में जाना जाता है। इस मॉडल के अनुसार,परमाणु एक धनावेशित गोले का बना होता है जिसमें इलेक्ट्रॉन इस प्रकार धंसे होते हैं जैसे तरबूज में बीज होते हैं।

(B) परमाणु मॉडलों के विकास का कालानुक्रमिक क्रम इस प्रकार है:
$1$. थॉमसन का परमाणु मॉडल (जिसे प्लम पुडिंग मॉडल के रूप में भी जाना जाता है) $1904$ में प्रस्तावित किया गया था।
$2$. रदरफोर्ड का परमाणु मॉडल (अल्फा-कण प्रकीर्णन प्रयोग पर आधारित) $1911$ में प्रस्तावित किया गया था।
$3$. बोहर का परमाणु मॉडल (जिसमें क्वांटाइज्ड कक्षाओं की अवधारणा पेश की गई थी) $1913$ में प्रस्तावित किया गया था।
अतः,सही कालानुक्रमिक क्रम $(ii), (i), (iii)$ है।

(B) सोना अत्यधिक आघातवर्धनीय (malleable) होता है,जिसका अर्थ है कि इसे पीटकर बहुत पतली चादरों में बदला जा सकता है।
अपने $\alpha$-किरण प्रकीर्णन प्रयोग में,रदरफोर्ड को एक ऐसी धातु की चादर की आवश्यकता थी जो यथासंभव पतली हो,ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि $\alpha$-कण परमाणुओं की कई परतों से न्यूनतम हस्तक्षेप के साथ गुजर सकें।
इसलिए,सोने का चयन किया गया क्योंकि इसे लगभग $1000$ परमाणुओं की मोटाई वाली पन्नी में बदला जा सकता है।

(B) $(i)$ गोले का आयतन $V = \frac{4}{3} \pi r^3$ सूत्र द्वारा दिया जाता है।
मान लीजिए $R$ परमाणु की त्रिज्या है और $r$ नाभिक की त्रिज्या है।
दिया गया अनुपात $\frac{R}{r} = 10^5$ है,इसलिए $R = 10^5 r$ होगा।
उनके आयतनों का अनुपात $\frac{V_{atom}}{V_{nucleus}} = \frac{\frac{4}{3} \pi R^3}{\frac{4}{3} \pi r^3} = \left( \frac{R}{r} \right)^3$ होगा।
मान रखने पर,$(10^5)^3 = 10^{15}$ प्राप्त होता है।
$(ii)$ यदि परमाणु को पृथ्वी द्वारा दर्शाया जाए,तो $R_{atom} = R_e = 6.4 \times 10^6 \, m$ होगा।
चूंकि नाभिक की त्रिज्या $r_{nucleus} = \frac{R_{atom}}{10^5}$ है,इसलिए $r_{nucleus} = \frac{6.4 \times 10^6 \, m}{10^5} = 6.4 \times 10^1 \, m = 64 \, m$ होगा।

(N/A) रदरफोर्ड ने $\alpha -$ कण प्रकीर्णन प्रयोग से निम्नलिखित निष्कर्ष निकाले:
$(i)$ परमाणु के अंदर का अधिकांश स्थान खाली है क्योंकि अधिकांश $\alpha -$ कण बिना विक्षेपित हुए सोने की पन्नी से होकर गुजर गए।
$(ii)$ बहुत कम कण अपने पथ से विक्षेपित हुए,जो यह दर्शाता है कि परमाणु का धनावेश बहुत कम स्थान घेरता है।
$(iii)$ $\alpha -$ कणों का एक बहुत छोटा अंश $180^o$ के कोण पर विक्षेपित हुआ,जो यह दर्शाता है कि सोने के परमाणु का समस्त धनावेश और द्रव्यमान परमाणु के भीतर बहुत छोटे आयतन में केंद्रित था।
इस डेटा से उन्होंने यह भी गणना की कि नाभिक की त्रिज्या परमाणु की त्रिज्या से लगभग $10^5$ गुना छोटी है।

(N/A) रदरफोर्ड ने एक ऐसा मॉडल प्रस्तावित किया जिसमें इलेक्ट्रॉन नाभिक के चारों ओर सुव्यवस्थित कक्षाओं में चक्कर लगाते हैं। परमाणु में एक धनावेशित केंद्र होता है जिसे नाभिक कहा जाता है। उन्होंने यह भी प्रस्तावित किया कि परमाणु के आकार की तुलना में नाभिक का आकार बहुत छोटा होता है और परमाणु का लगभग सारा द्रव्यमान नाभिक में केंद्रित होता है।
जबकि,थॉमसन ने परमाणु के मॉडल को क्रिसमस पुडिंग के समान बताया था। इलेक्ट्रॉन क्रिसमस पुडिंग में लगे सूखे मेवों की तरह धनावेशित गोले में धंसे होते हैं और परमाणु का द्रव्यमान समान रूप से वितरित माना गया था।

(A) शास्त्रीय विद्युत चुम्बकीय सिद्धांत के अनुसार,वृत्ताकार कक्षा में गति करने वाला कोई भी आवेशित कण त्वरित होता है और ऊर्जा का विकिरण करता है।
जैसे-जैसे इलेक्ट्रॉन घूमता है,वह लगातार ऊर्जा खोता जाएगा।
ऊर्जा की इस हानि के कारण,इलेक्ट्रॉन सर्पिल पथ पर अंदर की ओर बढ़ेगा और अंततः नाभिक में गिर जाएगा।
यदि ऐसा होता,तो परमाणु अत्यधिक अस्थिर होता और पदार्थ जैसा कि हम जानते हैं,उसका अस्तित्व ही नहीं होता।

(C) $50^o$ से अधिक कोण पर विक्षेपित होने वाले $\alpha$-कणों का प्रतिशत $1\%$ है।
इसलिए,$50^o$ से कम कोण पर विक्षेपित होने वाले $\alpha$-कणों का प्रतिशत $100\% - 1\% = 99\%$ है।
एक मोल $\alpha$-कणों में $6.022 \times 10^{23}$ कण (एवोगाड्रो संख्या) होते हैं।
$50^o$ से कम कोण पर विक्षेपित होने वाले $\alpha$-कणों की संख्या की गणना इस प्रकार की जाती है:
$\text{संख्या} = \frac{99}{100} \times 6.022 \times 10^{23}$
$\text{संख्या} = 0.99 \times 6.022 \times 10^{23}$
$\text{संख्या} = 5.96178 \times 10^{23} \approx 5.96 \times 10^{23}$ कण।

(N/A) थॉमसन का परमाणु मॉडल निम्नलिखित दो अभिधारणाओं पर आधारित है:
$(i)$ परमाणु एक धनावेशित गोला होता है जिसमें इलेक्ट्रॉन धंसे होते हैं,जो तरबूज में बीज या पुडिंग में प्लम की तरह दिखाई देते हैं।
$(ii)$ ऋणात्मक और धनात्मक आवेश परिमाण में समान होते हैं। इसलिए,परमाणु समग्र रूप से विद्युत उदासीन होता है।

(C) रदरफोर्ड ने एक पतली सोने की पन्नी पर उच्च-ऊर्जा वाले $\alpha$-कणों की बौछार करके $\alpha$-कण प्रकीर्णन प्रयोग किया था।
उन्होंने देखा कि अधिकांश $\alpha$-कण पन्नी से सीधे निकल गए,लेकिन बहुत छोटा अंश बड़े कोणों पर विक्षेपित हुआ और कुछ कण $180^{\circ}$ पर वापस लौट आए।
चूंकि $\alpha$-कण धनावेशित होते हैं,इसलिए परमाणु के केंद्र (नाभिक) द्वारा उनका प्रतिकर्षण और विक्षेपण यह दर्शाता है कि नाभिक में एक केंद्रित धनावेश मौजूद है।

(N/A) अल्फा कण प्रकीर्णन प्रयोग में,रदरफोर्ड ने सोने की एक पतली पन्नी पर तीव्र गति वाले अल्फा कणों की बौछार की और निम्नलिखित प्रेक्षण किए:
$(i)$ अधिकांश $\alpha$-कण सोने की पन्नी से सीधे निकल गए।
$(ii)$ कुछ $\alpha$-कण पन्नी द्वारा छोटे कोणों से विक्षेपित हुए।
$(iii)$ प्रत्येक $12,000$ कणों में से एक कण वापस लौट आया (rebound हुआ)।

(N/A) रदरफोर्ड ने एक बहुत पतली सोने की पन्नी पर उच्च-ऊर्जा वाले $\alpha$-कणों की बौछार करके एक प्रयोग किया। अवलोकन इस प्रकार थे:
$(i)$ अधिकांश तीव्र गति वाले $\alpha$-कण बिना किसी विक्षेपण के सोने की पन्नी से सीधे निकल गए।
$(ii)$ कुछ $\alpha$-कण पन्नी द्वारा छोटे कोणों से विक्षेपित हुए।
$(iii)$ प्रत्येक $12000$ कणों में से एक कण वापस लौट आया (अर्थात $180^{\circ}$ के कोण पर विक्षेपित हुआ)।
इन अवलोकनों के आधार पर निम्नलिखित निष्कर्ष निकाले गए:
$(i)$ परमाणु में एक धनावेशित केंद्र होता है जिसे नाभिक (न्यूक्लियस) कहा जाता है। परमाणु का लगभग सारा द्रव्यमान नाभिक में स्थित होता है।
$(ii)$ इलेक्ट्रॉन नाभिक के चारों ओर अच्छी तरह से परिभाषित वृत्ताकार कक्षाओं में चक्कर लगाते हैं।
$(iii)$ परमाणु के कुल आकार की तुलना में नाभिक का आकार बहुत छोटा होता है।

(N/A) $(i)$ परमाणु में एक धनावेशित केंद्र होता है जिसे नाभिक कहा जाता है। परमाणु का लगभग सारा द्रव्यमान नाभिक में स्थित होता है।
$(ii)$ इलेक्ट्रॉन नाभिक के चारों ओर निश्चित कक्षाओं में चक्कर लगाते हैं।
$(iii)$ परमाणु के आकार की तुलना में नाभिक का आकार बहुत छोटा होता है।

(N/A) रदरफोर्ड ने अपने प्रयोग के लिए सोने (Gold) का चयन किया क्योंकि यह अत्यधिक आघातवर्धनीय (malleable) है और इसे बहुत पतली पन्नी में बदला जा सकता है।
$(b)$ उसने $\alpha$-कणों का उपयोग किया,जो द्वि-आवेशित हीलियम आयन $(He^{2+})$ होते हैं।
$(c)$ रदरफोर्ड के मॉडल की मुख्य कमी यह थी कि यह परमाणु की स्थिरता की व्याख्या नहीं कर सका। शास्त्रीय विद्युत चुम्बकीय सिद्धांत के अनुसार,एक त्वरित आवेशित कण को ऊर्जा उत्सर्जित करनी चाहिए; इस प्रकार,नाभिक के चारों ओर घूमने वाले इलेक्ट्रॉनों को ऊर्जा खोनी चाहिए और अंततः नाभिक में गिर जाना चाहिए,जिससे परमाणु अस्थिर हो जाएगा।

(A) रदरफोर्ड ने सोने की पन्नी का चयन इसलिए किया क्योंकि उन्हें यथासंभव पतली परत की आवश्यकता थी। यह सोने की पन्नी लगभग $1000$ परमाणुओं जितनी मोटी थी।
$(b)$ $(i)$ चूंकि अधिकांश अल्फा कण बिना किसी विचलन के सोने की पन्नी से होकर गुजर गए,इसका अर्थ है कि उन्हें अपने मार्ग में कोई बाधा नहीं मिली। इससे पता चलता है कि परमाणु का अधिकांश भाग खाली है।
$(ii)$ बहुत कम अल्फा कण छोटे कोणों से विक्षेपित हुए,जो यह दर्शाता है कि परमाणु का केंद्र धनावेशित है,क्योंकि अल्फा कण स्वयं धनावेशित होते हैं और वे केंद्र द्वारा प्रतिकर्षित हुए थे।
$(c)$ रदरफोर्ड के मॉडल की दो मुख्य कमियां निम्नलिखित हैं:
$1$. क्लासिकल इलेक्ट्रोमैग्नेटिक सिद्धांत के अनुसार,वृत्ताकार कक्षा में घूमता हुआ कोई भी आवेशित कण लगातार ऊर्जा का उत्सर्जन करेगा। परिणामस्वरूप,इलेक्ट्रॉन ऊर्जा खो देगा और अंततः नाभिक में गिर जाएगा,जिससे परमाणु अस्थिर हो जाएगा।
$2$. यह मॉडल परमाणु की इलेक्ट्रॉनिक संरचना या परमाणु की स्थिरता को समझाने में विफल रहा।

(N/A) विसर्जन नलिका (discharge tube) के एनोड पर उत्पन्न होने वाली एनोड किरणों को कैनाल किरणें कहा जाता है क्योंकि वे कैथोड के छिद्रों (कैनाल) से होकर गुजरती हैं।
$(b)$ $(i)$ परमाणु एक धनावेशित गोले से बना होता है और इलेक्ट्रॉन उसमें धंसे होते हैं।
$(ii)$ ऋणात्मक और धनात्मक आवेश परिमाण में समान होते हैं, जिससे परमाणु विद्युत रूप से उदासीन होता है।
$(c)$ प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉन की तुलना:

$S.No.$	प्रोटॉन	इलेक्ट्रॉन
$(i)$	धनावेशित।	ऋणावेशित।
$(ii)$	द्रव्यमान लगभग $1 \, u$ ($H$ परमाणु के बराबर)।	द्रव्यमान नगण्य ($1/1840$ प्रोटॉन का द्रव्यमान)।

(N/A) $(i)$ रदरफोर्ड के मॉडल की मुख्य कमी यह थी कि यह परमाणु के स्थायित्व को समझाने में असमर्थ था। शास्त्रीय विद्युत चुम्बकीय सिद्धांत के अनुसार,वृत्ताकार कक्षा में गति करने वाला कोई भी आवेशित कण त्वरित होता है और ऊर्जा का विकिरण करता है। इस प्रकार,परिक्रमा करता हुआ इलेक्ट्रॉन लगातार ऊर्जा खो देगा और अंततः नाभिक में गिर जाएगा,जिससे परमाणु अस्थिर हो जाएगा।
$(ii)$ यह परमाणुओं की इलेक्ट्रॉनिक संरचना या रेखीय स्पेक्ट्रम (line spectra) की उत्पत्ति को नहीं समझा सका।
$(b)$ इन कमियों को दूर करने के लिए बोहर की अभिधारणाएं:
$(i)$ इलेक्ट्रॉन नाभिक के चारों ओर केवल कुछ विशेष कक्षाओं में ही परिक्रमा करते हैं,जिन्हें विविक्त (discrete) या स्थिर कक्षाएं कहा जाता है।
$(ii)$ इन विविक्त कक्षाओं में परिक्रमा करते समय,इलेक्ट्रॉन ऊर्जा का विकिरण नहीं करते हैं।

(N/A) रदरफोर्ड ने अपने प्रयोग के लिए सोने का चयन निम्नलिखित दो कारणों से किया:
$1$. सोना अत्यधिक आघातवर्धनीय (malleable) धातु है,जिससे वे अत्यंत पतली पन्नी (लगभग $1000$ परमाणुओं जितनी मोटी) प्राप्त कर सके। पतली पन्नी होने से कणों का बहु-प्रकीर्णन कम होता है,जिससे यह सुनिश्चित होता है कि देखे गए विचलन मुख्य रूप से नाभिक के साथ एकल अंतःक्रिया के कारण हैं।
$2$. सोने का परमाणु क्रमांक उच्च $(Z = 79)$ है,जो एक बड़ा,सघन और धनावेशित नाभिक प्रदान करता है। इससे आपतित अल्फा कणों और सोने के नाभिक के बीच स्थिर-वैद्युत प्रतिकर्षण महत्वपूर्ण हो जाता है,जिससे स्पष्ट और मापने योग्य विचलन प्राप्त होते हैं।
$(b)$ रदरफोर्ड द्वारा बमबारी के लिए चुना गया कण अल्फा कण है। इसका प्रतीक $\alpha$ है।

(N/A) परमाणु के भीतर का अधिकांश स्थान खाली है।
$(b)$ यह दर्शाता है कि परमाणु का धनावेश बहुत कम स्थान घेरता है।
$(c)$ सोने के परमाणु का समस्त धनावेश और द्रव्यमान परमाणु के भीतर बहुत कम आयतन में केंद्रित था,जिसे बाद में नाभिक (nucleus) नाम दिया गया।

(N/A) रदरफोर्ड ने अल्फा-कण प्रकीर्णन प्रयोग किया और परमाणु का एक मॉडल प्रस्तुत किया जिसे रदरफोर्ड का नाभिकीय मॉडल कहा जाता है। इस मॉडल की मुख्य विशेषताएं निम्नलिखित हैं:
$(i)$ परमाणु में एक केंद्रीय भाग होता है जिसे नाभिक (nucleus) कहा जाता है,जो इलेक्ट्रॉनों से घिरा होता है।
$(ii)$ परमाणु का नाभिक धनावेशित होता है।
$(iii)$ परमाणु के कुल आकार की तुलना में नाभिक का आकार बहुत छोटा होता है।
$(iv)$ परमाणु का द्रव्यमान मुख्य रूप से उसके नाभिक में केंद्रित होता है।
$(v)$ परमाणु समग्र रूप से विद्युत रूप से उदासीन होता है,अर्थात,परमाणु के नाभिक के भीतर प्रोटॉन की संख्या और उसके चारों ओर इलेक्ट्रॉनों की संख्या बराबर होती है।
$(vi)$ नाभिक सघन और कठोर होता है,और परमाणु का अधिकांश भाग खोखला होता है।
$(vii)$ यह समझाने के लिए कि आकर्षण के कारण इलेक्ट्रॉन नाभिक में क्यों नहीं गिरते,रदरफोर्ड ने कहा कि इलेक्ट्रॉन स्थिर नहीं होते बल्कि निश्चित वृत्ताकार कक्षाओं में नाभिक के चारों ओर घूमते हैं। आकर्षण बल,परिक्रमण के कारण उत्पन्न होने वाले अपकेंद्री बल द्वारा संतुलित होता है।
रदरफोर्ड का नाभिकीय मॉडल हमारे सौर मंडल के समान है,जहाँ नाभिक सूर्य की तरह है और इलेक्ट्रॉन ग्रहों की तरह हैं।

(N/A) यह चित्र सोने की पन्नी द्वारा $\alpha$-कणों के प्रकीर्णन को दर्शाता है (रदरफोर्ड का $\alpha$-कण प्रकीर्णन प्रयोग)।
$(b)$ प्रेक्षण:
$(i)$ अधिकांश $\alpha$-कण सोने की पन्नी से सीधे निकल गए।
$(ii)$ कुछ $\alpha$-कण पन्नी द्वारा छोटे कोणों से विक्षेपित हुए।
$(iii)$ प्रत्येक $12000$ कणों में से एक कण वापस लौट आया (rebound हुआ)।
$(c)$ निष्कर्ष:
$(i)$ परमाणु के भीतर का अधिकांश स्थान खाली है।
$(ii)$ परमाणु का धनावेश बहुत कम स्थान घेरता है।
$(iii)$ परमाणु का समस्त धनावेश और द्रव्यमान परमाणु के भीतर बहुत छोटे आयतन में केंद्रित होता है।
$(d)$ रदरफोर्ड का परमाणु मॉडल:
$(i)$ परमाणु में एक धनावेशित केंद्र होता है जिसे नाभिक (nucleus) कहा जाता है,जिसमें परमाणु का संपूर्ण द्रव्यमान निहित होता है।
$(ii)$ इलेक्ट्रॉन नाभिक के चारों ओर निश्चित कक्षाओं में चक्कर लगाते हैं।
$(iii)$ परमाणु के आकार की तुलना में नाभिक का आकार बहुत छोटा होता है।

(C) थॉमसन के परमाणु मॉडल के अनुसार:
$1$. परमाणु एक धनात्मक आवेशित गोले से बना है जिसमें द्रव्यमान को समान रूप से वितरित माना जाता है।
$2$. धनात्मक आवेश को भी इस गोले में समान रूप से वितरित माना जाता है।
$3$. परमाणु को विद्युत रूप से उदासीन बनाने के लिए इलेक्ट्रॉन इस धनात्मक आवेशित गोले में धंसे होते हैं।
$4$. कथन $(i), (ii)$ और $(iii)$ इन अभिधारणाओं का सही वर्णन करते हैं।
$5$. कथन $(iv)$ गलत है क्योंकि इलेक्ट्रॉन परमाणु को स्थिर करने के लिए एक-दूसरे को आकर्षित नहीं करते हैं; बल्कि धनात्मक गोले और ऋणात्मक इलेक्ट्रॉनों के बीच का स्थिर वैद्युत आकर्षण बल स्थिरता प्रदान करता है।
अतः,सही कथन $(i), (ii)$ और $(iii)$ हैं।

(D) रदरफोर्ड के $\alpha-$ कण प्रकीर्णन प्रयोग से निम्नलिखित निष्कर्ष निकले:
$1$. अधिकांश $\alpha-$ कण सोने की पन्नी से सीधे निकल गए,जो यह दर्शाता है कि परमाणु के अंदर का अधिकांश स्थान खाली है।
$2$. $\alpha-$ कणों का एक छोटा अंश छोटे कोणों से विक्षेपित हुआ,जो परमाणु में एक धनावेशित केंद्र यानी नाभिक की उपस्थिति को दर्शाता है।
$3$. $\alpha-$ कणों का बहुत छोटा अंश वापस लौट आया,जो यह दर्शाता है कि परमाणु का पूरा द्रव्यमान और धन आवेश एक बहुत छोटे आयतन में केंद्रित है जिसे नाभिक कहा जाता है।
कथन $(ii)$ और $(iv)$ इस प्रयोग के सीधे निष्कर्ष हैं। कथन $(i)$ जे.जे. थॉमसन के कार्य से ज्ञात था,और कथन $(iii)$ की खोज बाद में जेम्स चैडविक द्वारा की गई थी। अतः,सही विकल्प $(ii)$ और $(iv)$ है।

(D) $J. J. Thomson$ ने $1904$ में परमाणु का पहला मॉडल प्रस्तावित किया था,जिसे 'प्लम पुडिंग' मॉडल या 'तरबूज' मॉडल के रूप में जाना जाता है।
इस मॉडल के अनुसार,एक परमाणु धनावेशित गोले से बना होता है जिसमें इलेक्ट्रॉन इस प्रकार धंसे होते हैं जैसे तरबूज में बीज होते हैं।

(A) रदरफोर्ड के परमाणु मॉडल के अनुसार:
$(i)$ परमाणु का धनात्मक आवेश और अधिकांश द्रव्यमान परमाणु के केंद्र में एक छोटे से क्षेत्र में केंद्रित होता है,जिसे नाभिक (nucleus) कहा जाता है।
$(ii)$ $\alpha$-कण हीलियम नाभिक $(He^{2+})$ होते हैं,जिनका द्रव्यमान $4 \ u$ होता है,जो हाइड्रोजन परमाणु $(1 \ u)$ से चार गुना भारी होते हैं।
$(iii)$ इलेक्ट्रॉन नाभिक के चारों ओर वृत्ताकार कक्षाओं में घूमते हैं,जैसे ग्रह सूर्य के चारों ओर घूमते हैं,इसलिए इसकी तुलना सौर मंडल से की जाती है।
$(iv)$ यह थॉमसन के मॉडल के विपरीत था,क्योंकि थॉमसन के मॉडल में धनात्मक आवेश के समान वितरण का सुझाव दिया गया था,जबकि रदरफोर्ड ने केंद्रित नाभिक का प्रस्ताव दिया था।
अतः,कथन $(i)$,$(ii)$ और $(iii)$ सही हैं। दिए गए विकल्पों में से $(i)$ और $(iii)$ सबसे उपयुक्त हैं,इसलिए सही उत्तर $A$ है।

(A) $J.J.$ थॉमसन ने अपने कैथोड किरण ट्यूब प्रयोगों के माध्यम से इलेक्ट्रॉन की खोज की और प्रस्तावित किया कि वे परमाणु का हिस्सा हैं।
बाद में,$E.$ रदरफोर्ड ने अल्फा-कण प्रकीर्णन प्रयोग किया,जिससे नाभिक नामक एक छोटे,घने,धनावेशित केंद्र की खोज हुई।
उन्होंने सुझाव दिया कि इलेक्ट्रॉन इस नाभिक के बाहर चक्कर लगाते हैं।

(N/A) रवि में निम्नलिखित गुण हैं:
$(i)$ कल्पनाशील: वह अमूर्त अवधारणाओं की कल्पना कर सकता है।
$(ii)$ रचनात्मक: वह वैज्ञानिक मॉडल को वास्तविक जीवन के उदाहरणों से जोड़ता है।
$(iii)$ जिज्ञासु: वह उपमाओं के पीछे के तर्क को समझना चाहता है।
$(b)$ थॉमसन के मॉडल की सीमाएँ निम्नलिखित हैं:
$(i)$ यह यह समझाने में विफल रहा कि परमाणु में धनात्मक और ऋणात्मक आवेश एक-दूसरे के इतने करीब कैसे व्यवस्थित होते हैं।
$(ii)$ यह अन्य वैज्ञानिकों द्वारा किए गए प्रयोगों के परिणामों,जैसे रदरफोर्ड का अल्फा-कण प्रकीर्णन प्रयोग,को समझाने में असमर्थ था।