Номер 2, страница 311 - гдз по физике 9 класс учебник Грачев, Погожев

Глава 9. Физика атома и атомного ядра. Параграф 51. Строение атома. Вопросы - номер 2, страница 311.

Условие.

2. Какие опыты по исследованию строения атома проводил Резерфорд?

Решение.

2. Решение

Эрнест Резерфорд вместе со своими сотрудниками Гансом Гейгером и Эрнестом Марсденом в 1909–1911 годах провёл серию экспериментов, которые вошли в историю как опыты по рассеянию альфа-частиц на тонкой золотой фольге. Эти эксперименты имели решающее значение для понимания строения атома.

Схема и ход эксперимента:

1. Источник частиц: В свинцовом контейнере с узким отверстием помещался радиоактивный источник (например, радий), испускающий альфа-частицы (положительно заряженные ядра атомов гелия $He^{2+}$). Контейнер формировал узкий, направленный пучок этих частиц.

2. Мишень: На пути пучка альфа-частиц размещалась мишень — очень тонкая золотая фольга (толщиной около 0,4 мкм). Золото было выбрано из-за его пластичности, позволяющей изготовить такую тонкую фольгу.

3. Система регистрации: Вокруг фольги располагался подвижный экран, покрытый слоем сульфида цинка. При попадании альфа-частицы на экран в этом месте возникала слабая вспышка света (сцинтилляция), которую можно было наблюдать и регистрировать с помощью микроскопа. Перемещая экран, можно было измерить, какое количество частиц рассеивается на разные углы.

Ожидания и результаты:

В то время была распространена модель атома Томсона («пудинг с изюмом»), согласно которой положительный заряд и масса атома равномерно распределены по всему его объёму. Исходя из этой модели, ожидалось, что быстрые и массивные альфа-частицы будут проходить через фольгу, практически не отклоняясь, так как распределённый заряд не мог бы создать достаточно сильное электрическое поле для их существенного отклонения.

Однако результаты эксперимента оказались неожиданными:

• Подавляющее большинство альфа-частиц действительно проходило через фольгу без заметного отклонения.
• Небольшая часть частиц отклонялась на малые углы.
• Крайне редко (примерно одна частица из 8000) наблюдалось отклонение на большие углы (более 90°), а некоторые частицы и вовсе отскакивали от фольги назад, в сторону источника.

Выводы и новая модель атома:

Резерфорд объяснил эти результаты, предположив, что атом устроен совершенно иначе, чем в модели Томсона. Его выводы были следующими:

• Так как большинство частиц пролетает беспрепятственно, атом должен быть в основном «пустым».
• Отклонение и, тем более, отражение положительно заряженных альфа-частиц могло быть вызвано только их взаимодействием с очень массивным и компактным положительно заряженным объектом внутри атома.

На основании этих выводов в 1911 году Резерфорд предложил планетарную (или ядерную) модель атома. Согласно этой модели, в центре атома находится крошечное, но очень массивное положительно заряженное ядро, в котором сконцентрирована практически вся масса атома. Вокруг этого ядра, подобно планетам вокруг Солнца, по орбитам движутся отрицательно заряженные электроны.

Ответ: Эрнест Резерфорд проводил знаменитые опыты по рассеянию пучка альфа-частиц на тонкой золотой фольге. Наблюдение того, что ничтожная часть частиц рассеивалась на большие углы и даже отражалась назад, позволило ему сделать вывод о том, что почти вся масса и весь положительный заряд атома сконцентрированы в очень малом объеме — ядре, и предложить планетарную модель строения атома.