Номер 1, страница 196, часть 2 - гдз по физике 9 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 2. Глава 11. Квантовые явления. Параграф 109. Лабораторные и исследовательские работы. Темы исследовательских и проектных работ - номер 1, страница 196.

Условие.

• История открытия атома.

Решение.

История открытия атома.

Представление об атомах как о мельчайших неделимых частицах материи зародилось еще в античности. Древнегреческие философы Левкипп и его ученик Демокрит в V веке до н.э. предположили, что все тела состоят из мельчайших, вечных, неделимых и неизменных частиц, которые они назвали "атомами" (от др.-греч. ἄτομος — "неделимый"). Однако эта идея была чисто философской и не имела экспериментального подтверждения.

Научная теория атома начала формироваться в начале XIX века благодаря работам английского ученого Джона Дальтона. В 1808 году он обобщил известные на тот момент законы химии и предложил свою атомную теорию, ключевые положения которой были следующими:

• Все вещества состоят из атомов.
• Атомы являются неделимыми частицами, которые нельзя создать или уничтожить.
• Атомы одного и того же 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 шар. Эта теория успешно объясняла многие химические явления и стала фундаментом для дальнейшего развития науки.

В конце XIX века стало ясно, что атом не является неделимым. В 1897 году английский физик Джозеф Джон Томсон, изучая катодные лучи, открыл первую субатомную частицу — электрон. Это была отрицательно заряженная частица, масса которой была почти в 2000 раз меньше массы самого легкого атома — водорода. На основе своего открытия Томсон в 1904 году предложил модель атома, известную как "пудинг с изюмом". Согласно этой модели, атом представляет собой сферу с равномерно распределенным положительным зарядом, внутри которой находятся отрицательно заряженные электроны, подобно изюминкам в пудинге.

Следующий революционный шаг был сделан Эрнестом Резерфордом. В 1909-1911 годах его ученики Ганс Гейгер и Эрнест Марсден провели знаменитый эксперимент по рассеянию альфа-частиц на тонкой золотой фольге. Результаты были неожиданными: большинство частиц пролетало сквозь фольгу, почти не отклоняясь, но некоторые отклонялись на большие углы, а единичные частицы отбрасывались назад. Это было возможно только в том случае, если почти вся масса и весь положительный заряд атома сконцентрированы в очень маленьком объеме. На основании этого эксперимента Резерфорд в 1911 году предложил планетарную модель атома. В этой модели в центре находится крошечное, плотное, положительно заряженное 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 и в итоге упасть на ядро.

Проблему стабильности планетарной модели решил датский физик Нильс Бор в 1913 году. Он объединил модель Резерфорда с квантовыми идеями Макса Планка и Альберта Эйнштейна. В модели Бора электроны могут двигаться не по произвольным, а только по строго определенным (стационарным) орбитам, на которых они не излучают энергию. Излучение или поглощение энергии происходит только при переходе электрона с одной орбиты на другую. Модель Бора блестяще объяснила линейчатые спектры атома водорода, но для более сложных атомов она была неприменима.

Дальнейшее развитие привело к созданию современной квантово-механической модели атома в 1920-х годах. Луи де Бройль выдвинул гипотезу о волновых свойствах электрона, а Эрвин Шрёдингер разработал уравнение, описывающее поведение электрона в атоме не как частицы на орбите, а как волновой функции. Эта модель описывает не точную траекторию электрона, а область пространства вокруг ядра (орбиталь), где вероятность его нахождения наиболее высока. Вернер Гейзенберг сформулировал принцип неопределенности, согласно которому невозможно одновременно точно измерить и положение, и импульс электрона.

Параллельно шло изучение строения атомного ядра. В 1919 году Резерфорд открыл протон — положительно заряженную частицу, являющуюся ядром атома водорода. Завершил картину строения атома английский физик Джеймс Чедвик, который в 1932 году экспериментально открыл нейтрон — нейтральную частицу в ядре, масса которой близка к массе протона. Это открытие объяснило существование изотопов — атомов одного элемента с разной массой.

Ответ:

История открытия атома — это путь от философской идеи о неделимых частицах (Демокрит) до сложной квантовой модели. Ключевые этапы включают: создание первой научной атомной теории Дж. Дальтоном; открытие электрона Дж. Дж. Томсоном и его модель "пудинга с изюмом"; эксперимент Э. Резерфорда, доказавший существование плотного ядра и приведший к созданию планетарной модели; введение Н. Бором квантовых постулатов для объяснения стабильности атома; и, наконец, разработку современной квантово-механической модели (Шрёдингер, Гейзенберг), описывающей электрон как вероятностное облако (орбиталь). Открытие протона (Резерфорд) и нейтрона (Чедвик) завершило формирование современного представления о строении атома как системы, состоящей из ядра (протонов и нейтронов) и вращающихся вокруг него электронов.