Номер 1, страница 132 - гдз по физике 8 класс учебник Хижнякова, Синявина

Глава 8. Строение атома. Элементы классической электронной теории. Параграф 36. Строение атома. Опыты Резерфорда. Вопросы - номер 1, страница 132.

Условие.

1. Под действием какой силы $\alpha$-частицы при прохождении через металлическую фольгу в опытах Резерфорда изменяют направление движения?

Решение.

1. В опытах Эрнеста Резерфорда по рассеянию альфа-частиц (α-частиц) при прохождении через тонкую металлическую (чаще всего золотую) фольгу, α-частицы изменяют направление своего движения под действием электростатической силы отталкивания, также известной как кулоновская сила.

Это происходит по следующим причинам:

1. Природа α-частиц. Альфа-частица является ядром атома гелия ($He^{2+}$) и несёт положительный заряд, равный двум элементарным зарядам: $q_α = +2e$.

2. Строение атома. Согласно планетарной модели атома, которую сам Резерфорд и предложил на основе этих экспериментов, атом состоит из очень маленького, но массивного положительно заряженного ядра и вращающихся вокруг него лёгких отрицательно заряженных электронов. Весь положительный заряд атома $q_{яд} = +Ze$ (где $\text{Z}$ — порядковый номер элемента) сосредоточен в ядре.

3. Процесс взаимодействия. Когда положительно заряженная α-частица пролетает вблизи положительно заряженного ядра атома фольги, между ними возникает сила электростатического отталкивания. Эта сила описывается законом Кулона:

$F = k \frac{q_α \cdot q_{яд}}{r^2}$

где $\text{k}$ — коэффициент пропорциональности, а $\text{r}$ — расстояние между частицей и ядром.

Именно эта сила отталкивания и является причиной того, что траектория α-частицы искривляется. Чем ближе α-частица подлетает к ядру, тем больше эта сила и тем на больший угол отклоняется частица. В редких случаях лобового столкновения α-частица может отклониться на угол, близкий к 180°, то есть полететь в обратном направлении. Взаимодействием α-частиц с электронами при рассмотрении рассеяния на большие углы можно пренебречь, так как масса α-частицы более чем в 7000 раз превышает массу электрона, и столкновение с ним не способно существенно изменить её траекторию.

Ответ: α-частицы изменяют направление движения под действием электростатической (кулоновской) силы отталкивания со стороны положительно заряженных ядер атомов металлической фольги.