Номер 5, страница 97 - гдз по физике 9 класс учебник Кабардин

5. Какие свойства атомов не мог объяснить Резерфорд на основе своей модели строения атома?

Планетарная модель атома, предложенная Эрнестом Резерфордом в 1911 году, была революционной для своего времени. Она утверждала, что атом состоит из небольшого, плотного, положительно заряженного ядра, вокруг которого вращаются отрицательно заряженные электроны, подобно планетам вокруг Солнца. Эта модель блестяще объяснила результаты опытов по рассеянию альфа-частиц. Однако она оказалась неспособной объяснить некоторые ключевые свойства атомов, вступая в противоречие с законами классической физики и экспериментальными данными.

Основными проблемами модели Резерфорда были следующие:

1. Устойчивость атома

Главный недостаток модели Резерфорда заключался в её предсказании нестабильности атома. Согласно классической электродинамике, любая заряженная частица, движущаяся с ускорением, должна излучать электромагнитные волны и терять энергию. Электрон, вращающийся по круговой или эллиптической орбите, постоянно испытывает центростремительное ускорение. Следовательно, он должен непрерывно излучать свет, теряя при этом свою кинетическую и потенциальную энергию. Потеря энергии привела бы к тому, что электрон стал бы двигаться по сужающейся спирали и в конечном итоге упал бы на ядро. Расчеты показывали, что это падение должно произойти за очень короткое время — порядка $10^{-11}$ секунд. Однако в действительности атомы большинства элементов стабильны и могут существовать неограниченно долго. Модель Резерфорда не могла объяснить этот фундаментальный факт.

2. Характер атомных спектров

Второй серьезной проблемой было несоответствие предсказаний модели экспериментально наблюдаемым спектрам излучения атомов. Известно, что возбужденные атомы (например, в разогретом газе) излучают свет только на определенных, дискретных частотах. В результате получается линейчатый спектр, состоящий из отдельных узких линий, который уникален для каждого химического элемента. Согласно модели Резерфорда, поскольку электрон при гипотетическом падении на ядро непрерывно изменял бы частоту своего вращения и энергию, он должен был бы испускать электромагнитные волны во всем непрерывном диапазоне частот. Таким образом, спектр излучения атома должен был бы быть сплошным, а не линейчатым. Модель не давала объяснения, почему атомы излучают и поглощают свет только на строго определенных частотах.

Эти противоречия были разрешены позже Нильсом Бором, который ввел квантовые постулаты в модель атома, а затем окончательно объяснены в рамках квантовой механики.

Ответ: На основе своей модели Резерфорд не мог объяснить два фундаментальных свойства атомов: их устойчивость (стабильность), так как, согласно классической физике, вращающийся электрон должен был бы быстро упасть на ядро, и дискретный (линейчатый) характер спектров излучения и поглощения, поскольку модель предсказывала сплошной спектр.