Номер 8, страница 9, часть 2 - гдз по физике 9 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 2. Квантовая физика. Глава V. Строение атома и атомные спектры. Параграф 23. Строение атома - номер 8, страница 9.

Условие.

8. Кратко опишите недостатки модели атома Резерфорда.

Решение.

Планетарная модель атома, предложенная Эрнестом Резерфордом в 1911 году, несмотря на свою прогрессивность, имела два ключевых недостатка, которые выявили её противоречие с законами классической электродинамики и экспериментальными данными.

1. Неустойчивость атома

Согласно классической электродинамике, любой электрический заряд, движущийся с ускорением, должен непрерывно излучать электромагнитные волны и, как следствие, терять энергию. Электрон, вращающийся вокруг ядра по орбите, постоянно испытывает центростремительное ускорение. Следовательно, он должен был бы постоянно излучать энергию, двигаться по сужающейся спирали и в конечном итоге упасть на ядро. Расчёты показывали, что время жизни такого атома составляло бы ничтожно малую величину, около $10^{-11}$ с. Это предсказание полностью противоречило наблюдаемой в природе стабильности атомов.

2. Противоречие с характером атомных спектров

Поскольку, согласно модели, электрон мог бы терять энергию непрерывно, то и частота испускаемого им излучения должна была бы меняться плавно по мере его приближения к ядру. Это означает, что спектр излучения атома должен был бы быть сплошным (непрерывным), охватывающим весь диапазон частот. Однако экспериментальные исследования спектров газов показали, что атомы излучают и поглощают свет только на строго определённых, дискретных частотах, образуя линейчатые спектры. Модель Резерфорда не могла объяснить этот фундаментальный факт.

Эти фундаментальные противоречия были разрешены в дальнейшем развитии физики с созданием квантовой теории и, в частности, в модели атома Нильса Бора, который ввел постулаты о существовании стационарных орбит.

Ответ: Основными недостатками модели атома Резерфорда являются: 1) предсказанная ею неустойчивость атома, так как движущийся с ускорением электрон должен был бы излучать энергию и упасть на ядро, что противоречит реальности; 2) неспособность объяснить дискретный (линейчатый) характер атомных спектров, поскольку модель предсказывала сплошной спектр излучения.