Статья «ОПЫТ РЕЗЕРФОРДА. ЯДЕРНАЯ МОДЕЛЬ АТОМА. Информационные материалы и методические указания к уроку».

Статья «ОПЫТ РЕЗЕРФОРДА. ЯДЕРНАЯ МОДЕЛЬ АТОМА. Информационные материалы и методические указания к уроку».

Опыт Иоффе и Милликена и ряд других опытов

доказали существование наименьшей частицы отри-

цательного электричества — электрона. Откуда берутся

электроны?

Можно предположить, что электроны есть во всех

телах, так как все тела можно наэлектризовать. Мы

знаем, что все тела состоят из молекул, а молекулы

из атомов, значит, электроны следует «искать» в

атомах.

В начале нашего столетия опыт по исследованию

состава и строения атома был поставлен английским

физиком Резерфордом. Идея опыта состоит

в следующем. Через пластину металла пропускают

очень маленькие, сравнимые по размерам с атомом

заряженные частицы, летящие с большой скоростью.

По тому, как пролетают эти частицы-«снаря-

ды» через атомы металла, можно узнать, есть ли в

атоме другие заряженные частицы или нет.

К тому времени, когда были поставлены опыты

Резерфорда, такие «снаряды» уже имелись в распоряжении

ученых. Оказалось, что в природе есть

такие вещества (уран, радий и др.), из атомов которых

непрерывно вылетают маленькие, заряженные

положительным зарядом частицы. Называют их

альфа-частицами и обозначают буквой а (а—первая

буква греческого алфавита, читается она так: альфа).

Они имеют громадную скорость.

Эти

маленькие снаряды, предоставленные самой природой,

и были использованы в опыте Резерфорда. Рассмотрим

этот опыт (рис. 52).

В свинцовую коробочку / поместили вещество,

испускающее а-частицы. Через небольшое отверстие

частицы вылетали из коробочки тонким пучком.

Для обнаружения а-частиц воспользовались

экраном 4, покрытым особым составом. При ударе

каждой а-частицы на экране возникала вспышка.

Иначе а-частицу трудно обнаружить, ведь ее нельзя

увидеть даже в микроскоп. Перед экраном помещали

тончайшую золотую пластинку 3. Хотя эта

пластинка была очень тонка (толщина ее 0,001 мм),

но в ней по толщине укладывалось около 3300 слоев

атомов золота.

Как пролетят сквозь эту пластину а-частицы?

Результаты опыта показали, что большинство

а-частиц пролетели через золотую фольгу так, как

будто на их пути ничего не было. Часть а-частиц

немного отклонилась при прохождении сквозь пластинку.

И только незначительная часть а-частиц

отклонилась на большой угол, а некоторые из них

(всего 33 частицы из 150 000) были отброшены почти

назад.

Результаты опыта были объяснены Резерфордом.

Из опыта следует, что в атоме есть пустоты, не

заполненные частицами вещества. Эти пустоты со ставляют

значительную долю атома, иначе многие

а-частицы не пролетели бы прямо сквозь пластинку.

Небольшое отклонение а-частиц было объяснено

так: «-частицы прошли, очевидно, около каких-то

заряженных частиц, причем сравнительно далеко от

них, так как притяжение или отталкивание было не

очень сильным.

Третий, очень важный вывод был сделан на основании

того, что некоторые а-частицы отбрасывались

атомами золота назад. Какие причины могли заставить

повернуть назад быстро летящую положительно

заряженную частицу? Очевидно, она налетела на

другую частицу, которая ее оттолкнула. Но это

могло произойти лишь в том случае, если эта частица

была заряжена, как и а-частица, положительным

зарядом.

Кроме того, при взаимодействии двух частиц, как

и всяких двух тел, значительнее изменяется скорость

той частицы, масса которой меньше. Скорость а-частицы,

отброшенной назад, значительно меняется

при взаимодействии, следовательно, ее масса меньше

массы той частицы, с которой она столкнулась.

Итак, опыт Резерфорда показал, что внутри атома

есть положительно заряженные частицы. Среди

этих частиц есть такие, масса которых больше массы

а-частицы

А где же находятся электроны?

Резерфорд предположил, что атом имеет сложное

строение. В центре атома имеется заряженная

положительным зарядом частица — ядро атома.

Именно от ядра и отталкивались те немногие а-частицы,

которые оказывались близко от него.

На большом расстоянии от ядра (по сравнению

с его размерами) в атоме находятся мельчайшие

отрицательно заряженные  частицы — электроны.

Они притягиваются, но не приближаются вплотную

к ядру, потому что быстро движутся вокруг него.

Масса всех электронов составляет незначительную

часть массы атома, сотые доли процента.

По своему строению атом напоминает нашу солнечную

систему. Подобно тому как планеты, притягиваясь

к Солнцу, движутся вокруг него, так и электроны

в атоме движутся вокруг ядра, удерживаемые

силами притяжения к нему.

Расстояния между ядром и электронами очень

велики по сравнению с размерами этих частиц.

Если бы весь атом увеличился так, что ядро приняло

размеры десятикопеечной монеты, то расстояние

между ядром и электронами стало бы равно целому

километру!

Можно сказать, что атом в основном пустой.

Подсчитали, что если бы все электроны примкнули

вплотную к ядрам, т. е. не было бы внутриатомных

промежутков, то объем тела взрослого - человека

стал бы равным одной миллионной доле кубического

миллиметра!

Ядро, как уже было сказано, имеет положительный

заряд. По величине этот заряд равен заряду

всех электронов, движущихся вокруг ядра. Но заряд

электронов отрицателен, пчэтому весь атом в целом

нейтрален, т. е. не имеет заряда. Такое представление

о строении атома, предложенное Резерфордом,

назвали я д е р н о й   м о д е л ь ю   а т ом а.

Вопросы:

1. С. какой целью был поставлен опыт Резерфорда? 2. Откуда

берутся а-частицы? Что вы о них знаете? 3. Опишите опыт

Резерфорда. 4. Каковы результаты опыта? 5. Как эти ре зультаты

были объяснены Резерфордом? 6. Какова ядерная модель

атома?

Использованная литература: