Номер 2, страница 277 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

Глава 4. Строение атома и атомного ядра. Использование энергии атомных ядер. Параграф 56. Радиоактивность. Модели атомов. Обсуди с товарищами - номер 2, страница 277.

Условие.

2. Почему результаты опытов по рассеянию α-частиц находятся в противоречии с моделью Томсона? Что наблюдалось бы на опыте, если бы модель Томсона была верна?

Решение.

Решение 2.

Почему результаты опытов по рассеянию α-частиц находятся в противоречии с моделью Томсона?

Модель атома, предложенная Дж. Дж. Томсоном, представляла атом в виде положительно заряженной сферы, внутри которой, подобно изюму в пудинге, находились отрицательно заряженные электроны. В этой модели положительный заряд и основная масса атома были равномерно "размазаны" по всему его объему.

В опытах Резерфорда пучок быстрых положительно заряженных $\alpha$-частиц направлялся на тонкую золотую фольгу. Экспериментальные наблюдения показали, что:

• подавляющее большинство $\alpha$-частиц пролетало сквозь фольгу практически без отклонения;
• некоторые частицы отклонялись на небольшие углы;
• очень редкие частицы (примерно одна на 8000) отклонялись на большие углы, превышающие $90^\circ$, а некоторые даже отскакивали назад.

Последнее наблюдение оказалось в резком противоречии с моделью Томсона. Если бы положительный заряд был распределен по всему атому, то создаваемое им электрическое поле было бы слишком слабым, чтобы отклонить быструю и массивную $\alpha$-частицу на большой угол. Рассеяние назад было бы совершенно невозможным, так как для этого $\alpha$-частица должна была бы столкнуться с объектом, обладающим огромной концентрацией массы и положительного заряда. Именно этот результат заставил Резерфорда предположить, что почти вся масса и весь положительный заряд атома сосредоточены в очень малом объеме в его центре — ядре.

Ответ: Результаты опытов по рассеянию $\alpha$-частиц противоречат модели Томсона, поскольку наблюдалось рассеяние отдельных частиц на очень большие углы ($>90^\circ$). Это явление невозможно объяснить в рамках модели, где положительный заряд и масса равномерно распределены по всему объему атома и не могут создать достаточно сильного поля для такого значительного отклонения.

Что наблюдалось бы на опыте, если бы модель Томсона была верна?

Если бы модель Томсона была верна, то пролетающие через фольгу $\alpha$-частицы взаимодействовали бы с множеством атомов, представляющих собой "рыхлые" сферы с равномерно распределенным положительным зарядом. Каждое отдельное взаимодействие было бы очень слабым и приводило бы к ничтожно малому отклонению. Суммарный эффект от прохождения через множество слоев таких атомов привел бы к небольшому размытию пучка.

Таким образом, на опыте наблюдалась бы следующая картина: абсолютно все $\alpha$-частицы пролетали бы сквозь фольгу. Их траектории отклонялись бы от первоначального направления, но только на очень малые углы (не более одного-двух градусов). Рассеяние на большие углы, и тем более отражение частиц в обратном направлении, было бы полностью исключено. Весь пучок частиц после прохождения фольги регистрировался бы в виде небольшого пятна на экране.

Ответ: Если бы модель Томсона была верна, на опыте наблюдалось бы прохождение всех $\alpha$-частиц сквозь фольгу с отклонением только на очень малые углы; рассеяние на большие углы отсутствовало бы.