Номер 786, страница 117 - гдз по физике 9 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Модели атомов. Поглощение и испускание света атомами. Радиоактивные превращения атомных ядер. Закон радиоактивного распада. Строение атома и атомного ядра. Использование энергии атомных ядер - номер 786, страница 117.

786. Чем можно объяснить наблюдаемое в опыте Резерфорда отклонение от первоначального направления небольшой части $\alpha$-частиц и даже возвращение нескольких из них назад при прохождении потока этих частиц через золотую фольгу?

Решение

Наблюдаемое в опыте Резерфорда явление рассеяния $\alpha$-частиц объясняется предложенной им планетарной моделью строения атома. Согласно этой модели, атом состоит из очень маленького, плотного, положительно заряженного ядра, в котором сосредоточена почти вся его масса, и вращающихся вокруг него легких отрицательно заряженных электронов. Сами $\alpha$-частицы представляют собой положительно заряженные ядра атомов гелия.

Когда пучок $\alpha$-частиц проходит через тонкую золотую фольгу, происходит их взаимодействие с атомами золота, которое можно описать тремя основными сценариями:

1. Большинство $\alpha$-частиц пролетает сквозь фольгу без существенного отклонения. Это объясняется тем, что ядро занимает ничтожно малую часть объема атома. Таким образом, большинство частиц пролетает на большом расстоянии от ядер, где сила электростатического (кулоновского) отталкивания пренебрежимо мала. Атом для них оказывается практически «пустым пространством».

2. Небольшая часть $\alpha$-частиц, пролетающих на близком расстоянии от атомного ядра, испытывает сильное отталкивание со стороны положительного заряда ядра. Эта сила заставляет их изменять траекторию и отклоняться на заметные углы.

3. Лишь очень немногие $\alpha$-частицы (примерно одна на несколько тысяч) движутся практически в направлении «лобового столкновения» с ядром. В этом случае сила кулоновского отталкивания становится настолько велика, что полностью гасит скорость частицы и отбрасывает её назад. Такой исход возможен только потому, что ядро атома золота намного массивнее $\alpha$-частицы.

Именно анализ этих редких событий рассеяния на большие углы позволил Резерфорду сделать вывод о существовании в атоме крошечного и массивного ядра.

Ответ: Отклонение небольшой части $\alpha$-частиц и возвращение некоторых из них назад при прохождении через золотую фольгу объясняется их электростатическим (кулоновским) отталкиванием от массивных, очень компактных и положительно заряженных ядер атомов золота. Чем ближе $\alpha$-частица пролетает к ядру, тем сильнее она отклоняется. Прямое попадание в ядро или пролет в непосредственной близости от него приводит к рассеянию частицы на большой угол, вплоть до 180°.