Номер 9, 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 9, страница 9.

Условие.

9. Объясните, почему модель атома Томсона не соответствовала наблюдаемому в опыте Резерфорда отклонению $\alpha$-частиц.

Решение.

Решение

Модель атома, предложенная Дж. Дж. Томсоном в 1904 году, известная как "пудинг с изюмом", представляла атом как сферу с равномерно распределенным по ее объему положительным зарядом, внутри которой находились отрицательно заряженные электроны. В этой модели предполагалось, что и масса, и заряд распределены по всему атому, делая его "рыхлой" структурой.

В опытах Э. Резерфорда пучок быстрых положительно заряженных $\alpha$-частиц направлялся на тонкую золотую фольгу. Исходя из модели Томсона, ожидалось, что все $\alpha$-частицы пролетят сквозь фольгу, отклонившись на очень малые углы. Причиной тому было бы то, что распределенный по большому объему положительный заряд атома не способен создать достаточно сильное электрическое поле, чтобы существенно изменить траекторию массивной $\alpha$-частицы.

Однако результаты эксперимента оказались иными. Большинство частиц действительно проходило сквозь фольгу почти без отклонений, но небольшая часть (примерно 1 из 8000) рассеивалась на большие углы, а некоторые даже отбрасывались в обратном направлении (рассеяние на угол $> 90^{\circ}$). Этот результат был несовместим с моделью Томсона. Такое сильное отталкивание могло быть вызвано только взаимодействием с очень массивным и компактным положительно заряженным центром. Это наблюдение привело Резерфорда к созданию планетарной модели атома, согласно которой практически вся масса и весь положительный заряд атома сосредоточены в его центре — в ядре, которое занимает ничтожно малую часть объема атома.

Ответ: Модель Томсона не соответствовала результатам опыта Резерфорда, потому что она предполагала, что положительный заряд атома "размазан" по всему его объему. Такое распределение заряда не могло создать достаточно сильную отталкивающую силу, чтобы отклонить $\alpha$-частицы на большие углы. Наблюдаемое в эксперименте рассеяние некоторых $\alpha$-частиц на большие углы (вплоть до $180^{\circ}$) можно было объяснить только наличием в атоме очень маленького, массивного и положительно заряженного ядра, что полностью противоречило модели Томсона.