Номер 1, страница 209 - гдз по физике 11 класс учебник Закирова, Аширов

1. К каким результатам пришел Резерфорд в опыте по рассеянию $\alpha$-частиц?

Опыт по рассеянию альфа-частиц (α-частиц), проведенный в 1909-1911 годах под руководством Эрнеста Резерфорда его сотрудниками Гансом Гейгером и Эрнестом Марсденом, был направлен на изучение строения атома. Эксперимент заключался в бомбардировке тончайшей золотой фольги пучком положительно заряженных α-частиц и наблюдении за их траекториями после взаимодействия с веществом фольги.

В то время была принята модель атома Дж. Дж. Томсона («пудинг с изюмом»), согласно которой положительный заряд и масса атома были равномерно «размазаны» по всему его объему. Согласно этой модели, массивные и быстрые α-частицы должны были пролетать через атомы фольги, отклоняясь лишь на незначительные углы.

Однако, фактические результаты эксперимента оказались неожиданными и привели к следующим ключевым наблюдениям:

1. Абсолютное большинство α-частиц проходило через фольгу, не меняя своего направления, как будто на их пути не было никаких препятствий.
2. Небольшая часть частиц отклонялась на заметные углы.
3. Крайне незначительное количество частиц (примерно 1 из 8000) рассеивалось на углы больше 90 градусов, а некоторые даже отбрасывались назад, к источнику. Резерфорд описывал это как «столь же невероятное, как если бы вы выстрелили 15-дюймовым снарядом в лист папиросной бумаги, и он рикошетом вернулся и ударил вас».

На основании этих результатов Резерфорд пришел к следующим фундаментальным выводам, которые легли в основу новой модели атома:

• Поскольку подавляющее большинство α-частиц пролетает сквозь атом без отклонений, это означает, что атом в основном является пустым пространством.
• Резкое отклонение и отражение некоторых α-частиц можно объяснить только их взаимодействием с массивным, положительно заряженным объектом, сконцентрированным в очень малом объеме. Этот центральный объект Резерфорд назвал атомным ядром. Кулоновское отталкивание между положительно заряженными α-частицами и ядром вызывало их рассеяние.
• В ядре сосредоточен почти весь положительный заряд и более 99.9% массы атома. При этом размер ядра ($ \sim 10^{-15} $ м) оказался примерно в 100 000 раз меньше размера самого атома ($ \sim 10^{-10} $ м).

Эти выводы привели Резерфорда к созданию планетарной (или ядерной) модели атома. В этой модели атом представляется в виде системы, состоящей из крошечного, тяжелого, положительно заряженного ядра в центре и вращающихся вокруг него на значительном расстоянии легких, отрицательно заряженных электронов, подобно планетам, вращающимся вокруг Солнца.

Ответ: Основные результаты, полученные Резерфордом, заключались в том, что подавляющее большинство α-частиц проходило сквозь золотую фольгу без отклонения, небольшая их часть рассеивалась на малые углы, и лишь единичные частицы (около 1 из 8000) отклонялись на большие углы ($ > 90^{\circ} $), вплоть до отражения назад. Эти результаты привели к выводу о том, что атом состоит из крошечного, массивного, положительно заряженного ядра, в котором сконцентрирована почти вся масса, и вращающихся вокруг него электронов, а большая часть объема атома является пустым пространством. Это легло в основу планетарной модели атома.