Номер 4, страница 97 - гдз по физике 9 класс учебник Кабардин

4. Какими экспериментами Резерфорд подтвердил правильность своей гипотезы о существовании атомного ядра?

4. Эрнест Резерфорд подтвердил правильность своей гипотезы о существовании атомного ядра с помощью знаменитых экспериментов по рассеянию альфа-частиц, проведенных под его руководством Гансом Гейгером и Эрнестом Марсденом в 1909–1911 годах.

Схема и ход эксперимента
Установка состояла из трех основных частей:
1. Источник альфа-частиц: Радиоактивное вещество (радий), помещенное в свинцовый контейнер с узким отверстием для формирования направленного пучка альфа-частиц (положительно заряженных ядер гелия).
2. Мишень: Очень тонкая фольга из золота, толщиной всего в несколько сотен атомных слоев. Золото было выбрано из-за его пластичности, позволяющей изготовить очень тонкие листы.
3. Детектор: Подвижный экран, покрытый сульфидом цинка, который светился (сцинтиллировал) при попадании на него альфа-частицы. Наблюдая за экраном в микроскоп, можно было регистрировать частицы и определять угол их отклонения от первоначального направления.

Ожидания и наблюдаемые результаты
В то время доминировала модель атома Дж. Дж. Томсона («пудинг с изюмом»), согласно которой атом представлял собой шар, по всему объему которого равномерно распределен положительный заряд, а внутри него находятся отрицательно заряженные электроны. Исходя из этой модели, ожидалось, что все быстрые и тяжелые альфа-частицы пролетят сквозь фольгу, отклонившись на очень незначительные углы, поскольку электрическое поле внутри такого «рыхлого» атома было бы слишком слабым.
Однако результаты эксперимента оказались совершенно неожиданными:
• Абсолютное большинство альфа-частиц пролетало сквозь фольгу, не меняя своего направления. Это говорило о том, что атом в основном является пустым пространством.
• Некоторое, но заметное, количество частиц отклонялось на значительные углы (более 10°).
• Чрезвычайно малое число частиц (примерно одна из 8000) отклонялось на углы, близкие к 180°, то есть фактически отбрасывалось назад, в сторону источника.

Выводы и новая модель атома
Наблюдение рассеяния частиц на большие углы было невозможно объяснить в рамках модели Томсона. Резерфорд пришел к выводу, что такой результат возможен только в том случае, если почти вся масса и весь положительный заряд атома сконцентрированы в очень маленьком объеме в его центре. Этот центральный объект он назвал ядром. Сильное отклонение и отражение альфа-частиц происходило в тех редких случаях, когда положительно заряженная альфа-частица пролетала очень близко к массивному, тоже положительно заряженному ядру и испытывала мощное кулоновское отталкивание.
Так родилась планетарная модель атома: в центре находится крошечное, плотное, положительно заряженное ядро, а вокруг него, подобно планетам вокруг Солнца, вращаются отрицательно заряженные электроны. Расчеты, сделанные Резерфордом на основе этой модели, полностью совпали с экспериментальными данными о распределении рассеянных частиц по углам.

Ответ: Правильность своей гипотезы Резерфорд подтвердил экспериментами по рассеянию пучка альфа-частиц на тонкой золотой фольге. Факт того, что большинство частиц проходило насквозь, а небольшая часть отклонялась на большие углы и даже отбрасывалась назад, доказывал, что в центре атома существует очень маленькое, массивное и положительно заряженное ядро, которое и отталкивало альфа-частицы.