Номер 1, страница 74, часть 1 - гдз по физике 7 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 1. Глава 2. Строение вещества. Параграф 19. Лабораторные и исследовательские работы. Темы исследовательских и проектных работ - номер 1, страница 74.

Условие.

• История открытия атома.

Решение.

История открытия атома

Идея о том, что материя состоит из мельчайших неделимых частиц, зародилась еще в античности. Древнегреческие философы Левкипп и его ученик Демокрит в V веке до н.э. предположили, что все тела состоят из атомов (от греческого ἄτομος — «неделимый»). Эта теория была чисто умозрительной и не имела экспериментального подтверждения, но она заложила философскую основу для будущих научных открытий.

1. Атомная теория Дальтона (1808 г.)
Научная история атома начинается с английского ученого Джона Дальтона. Обобщив известные к тому времени законы (закон сохранения массы, закон постоянства состава), он предложил первую научную атомную теорию. Её основные положения:
- Все вещества состоят из атомов.
- Атомы неделимы и не могут быть созданы или уничтожены.
- Атомы одного элемента идентичны по массе и свойствам.
- Атомы разных элементов имеют разную массу и свойства.
- Химические реакции представляют собой перегруппировку атомов.
Модель Дальтона представляла атом как крошечный, твердый, неделимый шар.

2. Открытие электрона и модель Томсона (1897-1904 гг.)
В 1897 году английский физик Джозеф Джон Томсон, изучая катодные лучи, открыл первую субатомную частицу — электрон. Это открытие доказало, что атом делим. На основании этого в 1904 году Томсон предложил свою модель атома, известную как «пудинг с изюмом». Согласно этой модели, атом представляет собой положительно заряженную сферу, в которую, подобно изюму в пудинге, вкраплены отрицательно заряженные электроны. Суммарный заряд атома при этом равен нулю.

3. Открытие ядра и планетарная модель Резерфорда (1911 г.)
Следующий революционный шаг был сделан Эрнестом Резерфордом. В своих знаменитых опытах по рассеянию альфа-частиц на тонкой золотой фольге (1909-1911 гг.), он обнаружил, что, хотя большинство частиц пролетает сквозь фольгу практически без отклонения, некоторые из них отклоняются на большие углы, а единичные — даже отбрасываются назад. Это могло означать только одно: почти вся масса и весь положительный заряд атома сконцентрированы в очень малом объеме в его центре — ядре.
На основе этих данных Резерфорд предложил «планетарную» модель атома: в центре находится массивное положительное ядро, а вокруг него по орбитам, подобно планетам вокруг Солнца, вращаются электроны. Однако эта модель противоречила законам классической электродинамики, согласно которым вращающийся электрон должен был бы непрерывно излучать энергию, терять скорость и в итоге упасть на ядро.

4. Модель атома Бора (1913 г.)
Датский физик Нильс Бор разрешил противоречия модели Резерфорда, применив к ней зарождающиеся идеи квантовой теории. В его модели:
- Электроны могут двигаться не по любым, а только по строго определенным («стационарным») орбитам, находясь на которых они не излучают энергию.
- Излучение или поглощение энергии происходит только при переходе электрона с одной стационарной орбиты на другую.
Модель Бора блестяще объяснила линейчатые спектры атома водорода, но была неприменима к более сложным атомам и не объясняла, почему орбиты являются стационарными.

5. Открытие протона и нейтрона (1919-1932 гг.)
Дальнейшее изучение строения ядра привело к новым открытиям. В 1919 году Эрнест Резерфорд открыл протон — положительно заряженную частицу, входящую в состав ядра. В 1932 году ученик Резерфорда Джеймс Чедвик экспериментально обнаружил нейтрон — нейтральную частицу с массой, близкой к массе протона, также являющуюся частью ядра. С этого момента стало ясно, что атомное ядро состоит из протонов и нейтронов.

6. Квантово-механическая модель (с 1920-х гг. по настоящее время)
Окончательное на сегодняшний день представление о строении атома было сформировано благодаря развитию квантовой механики. Луи де Бройль выдвинул гипотезу о корпускулярно-волновом дуализме, согласно которой электрон обладает свойствами и частицы, и волны. Вернер Гейзенберг сформулировал принцип неопределенности, утверждающий, что невозможно одновременно точно измерить координату и импульс частицы: $ \Delta x \cdot \Delta p \ge \frac{\hbar}{2} $.
Эрвин Шрёдингер в 1926 году предложил уравнение, описывающее поведение электрона в атоме. Его решения, волновые функции ($ \psi $), позволяют определить вероятность нахождения электрона в той или иной области пространства. В этой модели понятие «орбиты» заменяется понятием «орбиталь» — область пространства вокруг ядра, в которой вероятность обнаружить электрон наиболее высока. Эта модель является наиболее точной и общепринятой на сегодняшний день.

Ответ: История открытия атома — это последовательность сменяющих друг друга теорий и моделей, каждая из которых была революционной для своего времени и строилась на новых экспериментальных данных. Путь начался с философской идеи о неделимой частице (Демокрит), перешел к научной модели твердого шара (Дальтон), затем к модели «пудинга с изюмом» после открытия электрона (Томсон), далее к планетарной модели с ядром в центре (Резерфорд), которая была усовершенствована квантовыми постулатами (Бор), и, наконец, привел к современной квантово-механической модели, описывающей атом через вероятностное распределение электронов в пространстве (орбитали) и ядро, состоящее из протонов и нейтронов.