Ответьте на вопросы, страница 212 - гдз по физике 9 класс учебник Закирова, Аширов

Ответьте на вопросы

1. Какие явления легко объясняются с использованием изображенной вами модели?

2. Почему модель атома, предложенная Э. Резерфордом, оказалась несовершенной?

1. Какие явления легко объясняются с использованием изображенной вами модели?

Планетарная модель атома, предложенная Э. Резерфордом в 1911 году, позволила успешно объяснить ряд ключевых явлений, которые не укладывались в рамки предыдущей модели атома Томсона. С помощью модели Резерфорда легко объясняются:
• Результаты опытов по рассеянию альфа-частиц на тонкой металлической фольге. Модель объяснила, почему подавляющее большинство альфа-частиц пролетает сквозь вещество практически без отклонений, в то время как очень малая их часть (примерно 1 из 8000) отклоняется на большие углы, а некоторые даже отбрасываются назад. Это стало неопровержимым доказательством того, что положительный заряд и почти вся масса атома сосредоточены в очень малом объеме — ядре.
• Существование атомного ядра. Модель ввела в физику понятие о маленьком, чрезвычайно плотном и положительно заряженном ядре, вокруг которого вращаются электроны.
• Преимущественно пустое строение атома. Модель показала, что атом — это в основном пустое пространство, так как размеры ядра (около $10^{-15}$ м) ничтожно малы по сравнению с размерами всего атома (около $10^{-10}$ м).
• Электронейтральность атома. Модель предполагает, что суммарный отрицательный заряд всех электронов в атоме в точности компенсирует положительный заряд ядра, делая атом в целом электрически нейтральным.

Ответ: С помощью модели Резерфорда легко объясняются результаты опытов по рассеянию альфа-частиц, существование в атоме массивного положительно заряженного ядра малых размеров, а также то, что атом в основном состоит из пустого пространства и является электронейтральным.

2. Почему модель атома, предложенная Э. Резерфордом, оказалась несовершенной?

Модель атома Резерфорда, несмотря на ее революционный характер, оказалась несовершенной и внутренне противоречивой, так как вступала в конфликт с законами классической электродинамики и экспериментальными данными по атомным спектрам. Основные недостатки модели:
1. Проблема устойчивости атома. Согласно классической электродинамике, любой электрический заряд, движущийся с ускорением, должен непрерывно излучать электромагнитные волны и, следовательно, терять энергию. Электрон, вращающийся по орбите вокруг ядра, постоянно испытывает центростремительное ускорение. Теряя энергию на излучение, он должен был бы двигаться по сужающейся спирали и очень быстро (за время порядка $10^{-8}$ с) упасть на ядро. Таким образом, модель Резерфорда предсказывала нестабильность атомов, что полностью противоречит наблюдаемой в природе стабильности вещества.
2. Проблема атомных спектров. Если бы электрон двигался по спирали, падая на ядро, частота его вращения и, соответственно, частота излучаемого им света менялись бы непрерывно. Это означало бы, что атом должен иметь сплошной (непрерывный) спектр излучения. Однако многочисленные эксперименты показывали, что атомы газов излучают и поглощают свет только на строго определённых, дискретных частотах, образуя линейчатые спектры. Этот фундаментальный экспериментальный факт модель Резерфорда объяснить не могла.

Ответ: Модель Резерфорда оказалась несовершенной, так как, во-первых, она не могла объяснить устойчивость атомов (согласно классической теории, электрон должен был быстро упасть на ядро), и, во-вторых, она предсказывала непрерывный спектр излучения атома, в то время как в действительности наблюдаются дискретные (линейчатые) спектры.