Номер 4, страница 186 - гдз по физике 10-11 класс сборник задач Громцева

14. Квантовая физика. 14.6. Планетарная модель атома - номер 4, страница 186.

Решение.

Решение 2.

Этот экспериментальный факт Эрнест Резерфорд объяснил, предложив новую модель строения атома, которая получила название планетарной модели атома.

Резерфорд рассуждал следующим образом:

1. Поскольку $\alpha$-частицы имеют положительный заряд, их отклонение может быть вызвано только электростатической силой отталкивания от другого положительного заряда. Большинство частиц пролетало через фольгу, не отклоняясь или отклоняясь на малые углы. Это означало, что атом не является сплошным, а большей частью представляет собой пустое пространство.

2. Редкие случаи отклонения на большие углы ($>90^\circ$) указывали на то, что $\alpha$-частица встречала на своем пути очень мощное препятствие. Согласно закону Кулона, сила отталкивания обратно пропорциональна квадрату расстояния. Чтобы так сильно отклонить быструю и тяжелую $\alpha$-частицу, она должна была подойти очень близко к сильному отталкивающему центру.

3. Этот отталкивающий центр должен был обладать двумя ключевыми свойствами:

• Он должен был быть очень массивным, так как легкая $\alpha$-частица не могла бы оттолкнуть его, а сама отскакивала назад. Следовательно, почти вся масса атома сосредоточена в этом центре.
• Он должен был быть очень мал по размеру, поскольку только в этом случае вероятность прямого столкновения или близкого пролета была бы ничтожно мала, что и объясняло редкость рассеяния на большие углы.

Основываясь на этих выводах, Резерфорд предложил модель, согласно которой атом состоит из очень маленького, массивного, положительно заряженного ядра, в котором сконцентрирована практически вся масса атома, и вращающихся вокруг него на большом расстоянии легких отрицательно заряженных электронов. Именно пролет $\alpha$-частицы в непосредственной близости от этого ядра и приводил к ее сильному отклонению.

Ответ: Резерфорд объяснил этот факт тем, что практически вся масса и весь положительный заряд атома сосредоточены в очень малом объеме в его центре — в атомном ядре. Поскольку ядро ничтожно мало по сравнению с размерами всего атома, большинство $\alpha$-частиц пролетает мимо него и не испытывает заметного отклонения. Лишь те редкие частицы, которые пролетают очень близко к ядру, испытывают сильное кулоновское отталкивание и рассеиваются на большие углы.