Номер 3, страница 292 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

Глава 4. Строение атома и атомного ядра. Использование энергии атомных ядер. Параграф 60. Открытие протона и нейтрона. Ответь на вопросы - номер 3, страница 292.

Условие.

3. Какое предположение (относительно состава ядер) позволяли сделать результаты опытов по взаимодействию α-частиц с ядрами атомов различных элементов?

Решение.

Решение 2.

Результаты опытов, проведенных Эрнестом Резерфордом в 1919 году по бомбардировке ядер атомов азота α-частицами, привели к открытию первой искусственной ядерной реакции. В ходе этого эксперимента было зафиксировано испускание протонов. Реакция имела следующий вид: $${_2^4}\alpha + {_{7}^{14}}N \rightarrow {_{8}^{17}}O + {_1^1}p$$ Тот факт, что при взаимодействии α-частицы с ядром азота из него вылетал протон, позволил сделать фундаментальное предположение о составе атомных ядер. Стало очевидно, что протоны являются составными частями ядер. Это легло в основу протон-нейтронной модели строения ядра (хотя сам нейтрон был открыт позже, в 1932 году).

Ответ: Результаты опытов позволили сделать предположение, что ядра атомов всех химических элементов состоят из протонов.

4. Планетарная модель атома Резерфорда, согласно которой атом состоит из положительно заряженного ядра и вращающихся вокруг него электронов, вступала в серьезное противоречие с законами классической электродинамики. Это противоречие заключалось в следующем:

1. Противоречие со стабильностью атома. Согласно классической электродинамике, любой заряженный объект (в данном случае электрон), движущийся с ускорением, должен непрерывно излучать электромагнитные волны и, следовательно, терять энергию. Движение электрона по орбите вокруг ядра — это движение с центростремительным ускорением. Теряя энергию, электрон должен был бы двигаться по сходящейся спирали и за очень короткое время (порядка $10^{-11}$ с) упасть на ядро. Таким образом, атом не мог бы быть стабильным, что противоречит наблюдаемой действительности.

2. Противоречие с характером атомных спектров. Если бы электрон непрерывно терял энергию, частота его вращения вокруг ядра и, соответственно, частота испускаемого им излучения менялись бы непрерывно. Это означало бы, что атом должен иметь сплошной (непрерывный) спектр излучения. Однако на практике наблюдаются линейчатые спектры, состоящие из отдельных узких линий, что указывает на то, что атомы излучают и поглощают энергию только определенными порциями (квантами).

Ответ: Планетарная модель атома вступала в противоречие с классической электродинамикой, так как не могла объяснить ни устойчивость атомов (электроны должны были бы быстро упасть на ядро), ни наблюдаемый дискретный (линейчатый) характер их спектров излучения и поглощения.