Эрнест Резерфорд – уникальный, очень талантливый и очень необычный ученый. Следует обратить внимание на то, что самые главные открытия были сделаны им уже после того, как он получил Нобелевскую премию. В 1911 году этому человеку удался опыт Резерфорда (именно так он был назван позже), который позволил заглянуть внутрь атома и получить некое представление о том, как он устроен.
Многочисленные эксперименты с атомами проводились и ранее. Главная их идея была в том, чтобы по различным углам отклонения частиц собрать достаточное количество информации, по которой была бы возможность сказать что-то конкретное о строении атома. В начале 20 века ученые уже были уверены в том, что он содержит в себе электроны, заряженные отрицательно. Однако наибольшее распространение на тот момент получило представление, что атом похож на положительно заряженную тоненькую сетку, которая заполнена электронами с негативным зарядом. Эта модель получила название «сетка с изюмом».
Опыт Резерфорда был уникальным. Ученый построил пушку, которая давала сфокусированный и направленный поток частиц. Она выглядела как свинцовый ящик, в котором была узкая прорезь. Внутри него помещался радиоактивный материал.
Опыт Резерфорда
Альфа-частицы, которые испускались радиоактивным веществом по всем направлениям, кроме одного, были поглощены экраном из свинца, и только через прорезь вылетал определенно направленный пучок частиц. На его пути затем устанавливалось еще несколько экранов из свинца с прорезями, которые отсекали частицы, отклоняющиеся от нужного направления. В результате такого опыта Резерфорда к мишени подлетал сфокусированный пучок частиц, мишень же сама по себе представляла очень тонкий лист фольги. В нее-то и ударял альфа-луч.
После того, как альфа-частицы сталкивались с атомами фольги, они продолжали свой путь, и в итоге оказывались на люминесцентном экране, который был установлен сзади мишени. При попадании частиц на экран, на нем регистрировались вспышки, по которым экспериментатор мог судить, насколько и в каком количестве альфа-частицы отклоняются от прямого направления движения из-за столкновения с атомами золотой фольги.
Опыт Резерфорда был столь оригинален из-за того, что никто до него не пробовал проверять, не отклоняются ли определенные частицы под большими углами. Старая модель сетки не допускала даже существования настолько тяжелых и плотных элементов в атоме, чтобы они могли отклонить очень быстрые альфа-частицы на достаточно большие углы.
Опыт Резерфорда позволил заключить, что большая часть массы сосредоточена в очень плотном веществе, которое расположено в самом центре атома. Остальная же часть оказалась в действительности намного менее плотной, чем это казалось ранее. Атом Резерфорда содержал сверхплотный центр, который был назван ядром, в котором, кстати, был сосредоточен положительный заряд.
Картина атома, которую нарисовал ученый, нам теперь уже хорошо известна. Модель Резерфорда заключается в том, что в центре расположилось атомное ядро с позитивным зарядом, в котором сосредоточена вся масса атома. В общем и целом же атом нейтрален. Поэтому число электронов внутри, так же, как и заряд ядра, равно номеру элемента в периодической системе.
Опыт Резерфорда, строение атома. 9 класс.
Понятно, что электроны не могут покоиться внутри атома, так как они просто упали бы на ядро. Они двигаются вокруг него примерно так же, как планеты вращаются вокруг солнечного светила.
Такой характер движения определен действиями сил Кулона со стороны ядра. Атомы устойчивы, в невозбужденном состоянии они могут просуществовать долгое количество времени, при этом не излучая никаких электромагнитных волн. Однако планетарная модель атома, хоть она и обоснована экспериментально, не позволяет объяснить, почему он устойчив.
Источник: fb.ru
Объясните, почему в опыте Резерфорда мишень была
Найди верный ответ на вопрос ✅ «Объясните, почему в опыте Резерфорда мишень была изготовлена из золота, а не из какого-нибудь другого металла? . » по предмету Физика, а если ответа нет или никто не дал верного ответа, то воспользуйся поиском и попробуй найти ответ среди похожих вопросов.
Новые вопросы по физике
Железнобитонная плита размером 4 м * 0,5 м * 0,25 м погружена в воду наполовину. какова архимедова сила, действующая сила на нее? плотность воды 1000 кг/м3
Велосипед движется равномерно по окружности радиусом 100 м и делает 1 оборот за 2 мин. Путь и перемещение велосипедиста за 1 мин соответственно равны
1. Классификацию галактик Хаббла часто называют камертонной. Поясните причину такого названия. 2. Определите, какой промежуток времени требуется свету, чтобы пересечь Большое и Малое Магеллановы Облака в поперечнике
Мяч бросают вверх с высоты 20 м со скоростью 5 м. с. Определить, на какой высоте, его кинетическая энергия будет равна потенциальной.
Из какого числа слоев состоит тело аскариды 1234
Главная » Физика » Объясните, почему в опыте Резерфорда мишень была изготовлена из золота, а не из какого-нибудь другого металла?
Источник: urokam.net
Теория Опыта Резерфорда
Выше мы дали общие определения величин, определяемых в опытах по рассеянию.
Теперь мы вернемся к основной нашей проблеме, к рассеянию a-частиц и еще раз опишем исторический опыт Резерфорда.
Итак, пучок a-частиц, вылетающих из радиоактивного источника со скоростью ~ 10 9 см/с направлялся на мишень, представляющую собой тонкую золотую фольгу толщиной в 1 мкм, что составляет примерно 10 4 атомных слоев. Флуоресцирующий экран, поставленный за мишенью, вспышками отсчитывал число a-частиц, прошедших через мишень и рассеившихся на угол q. Как уже раньше отмечалось, подавляющее число a-частиц отклонялось на малые углы, в среднем 2 о -3 о .
Однако, примерно одна a-частица на 10 4 падающих на мишень, отклонялась на большой угол, в том числе были и такие, которые рассеивались назад, почти на 180 о . Было также замечено, что рассеяние на малые углы происходит в соответствии с законом нормального распределения случайных величин.
Теперь, следуя рассуждениям Резерфорда, объясним полученные закономерности и, в частности, ответим на вопрос о том, какая модель соответствует действительности, Томсона или Резерфорда.
Ясно, что если бы мишень состояла из твердых шариков, то ни одна из a-частиц не могла бы пройти через 10 4 слоев такого вещества.
Рассмотрим два случая: а) мишень построена из атомов Томсона, б) мишень построена из атомов Резерфорда.
Модель Томсона. Атом Томсона — это положительно заряженная «капелька» в которую вкраплены электроны, поэтому эта система уже на небольшом расстоянии от нее нейтральна, как и положено атому, a-частицы могут проникнуть в такую каплю. Они могут рассеяться как на положительном заряде капли, с максимумом электрической напряженности на ее поверхности, так и на электронах внутри этой «капли». Каждая «капля» имеет радиус R~10 -8 см.
Расчеты показывают, что средний угол рассеяния a-частицы с энергией 5 МэВ на атоме Томсона составит очень малую величину ~ (0,02 — 0,03) о .
Если в мишень из 10 4 слоев атомов Томсона пустить a-частицу, то в результате многократных столкновений (в каждом слое она будет испытывать столкновения, равновероятно отклоняющие ее вправо и влево, вверх и вниз), по вылете из мишени a-частица «наберет» средний угол >> угла рассеяния в одном столкновении. Большая часть пучка a-частиц будет вылетать под углами (2-3) о .
Резерфорд вычислил вероятность рассеяния a-частицы в такой среде на угол 180 о (т.е. учел столь невероятный случай, когда почти при каждом столкновении a-частица отклоняется все время в одну сторону). Вероятность такого случая составляет величину ~ 10 -3000 . Т.о. ожидать хотя бы и редких, но больших углов в мишени Томсона бессмысленно.
Модель Резерфорда. Атом Резерфорда представляет собой малый тяжелый керн (ядро), окруженный облаком электронов. Следует подчеркнуть, что на момент постановки эксперимента постулаты Бора еще не были сформулированы, поэтому такая модель вызывала определенные сомнения.
Если рассмотреть рассеяние a-частицы на атоме Резерфорда, то следует учесть возможность рассеяния как на внешних электронах, так и на ядре. Рассеяние на электронах столь же мало, что и на атоме Томсона, т.е. составляет (0,02-0,03) о на отдельном атоме. Рассеяние на ядре (если масса ядра >> массы a-частицы) может привести к большим углам, в том числе и 180 о .
Проследим движение a-частицы в мишени из атомов Резерфорда. Поскольку размеры атома составляют величину ~ 10 -8 см, то мишень из 104 слоев должна быть полностью перекрыта атомами. Однако, поскольку a-частица движется с большой скоростью, то она испытывает лишь еле заметные отклонения в электронной оболочке атома.
Таким образом, если a-частица случайно не натолкнулась на ядро, то она движется также, как и в мишени Томсона, многократно рассеиваясь и набирая средний по вылету из мишени угол рассеяния (2-3) о . Однако, в отличие от мишени Томсона, a-частица может столкнуться с тяжелым ядром. Такое столкновение значительно менее вероятно, чем столкновение с атомом в целом, потому что ядро (как выяснилось) на 4-5 порядков меньше атома. В то же самое время вероятность столкновения с ядром и отклонение на большой угол значительно больше, чем вероятность отклонения на большой угол в мишени Томсона. Таким образом, все экспериментальные результаты полностью объяснились с позиций модели Резерфорда.