Опыты Резерфорда. Ядерная модель атома

Билет № 93. Гипотеза Планка. Фотоны.

Макс Планк выдвинул гипотезу, согласно которой свет излучается атомом не непрерывно, а отдельными порциями (квантами). В дальнейшем Резерфорд установил, что свет поглощается веществом тоже квантами.

Е = hν – энергия кванта света, где ν – частота излучаемого света, h = 6,63 ·10^-34 Дж ·с – постоянная Планка.

Квант света обычно называют фотоном. Фотон ведет себя подобно частице.

Билет № 97. Естественная радиоактивность. Ядерная модель атома

Радиоактивность как свидетельство сложного строения атома.

Естественной радиоактивностью называют самопроизвольное превращение одних ядер в другие, сопровождающееся испусканием различных частиц.

Открыто в 1896 году французским физиком Беккерелем. Он заметил, что уран излучает неизвестные в то время невидимые лучи. Французские ученые Пьер Кюри и Мария – Склодовская Кюри обнаружили еще ряд химических элементов, обладающих радиоактивностью: торий, радий, полоний. В настоящее время известно, что все химические элементы с порядковым номером более 83 являются радиоактивными.

Альфа, бета, и гамма излучения.

В 1908 году Резерфорд установил, что невидимое излучение, при прохождении через магнитное или электрическое поле разделяется на три составляющие: α-, β-,γ- лучи.

Схема опыта Резерфорда.

Было установлено, что α- лучи – это альфа частицы – поток ядер гелия; β- лучи – бета частицы – поток быстрых электронов; γ- лучи – это электромагнитные волны с частотой 10²¹Гц.

1. α- лучи –обладают наименьшей проникающей способностью, их задерживает даже слой бумаги толщиной 0,1 мм.

2. β- лучи имеют большую проникающую способность, они задерживаются слоем металла толщиной в несколько мм.

3. γ- лучи обладают огромной проникающей способностью, их задерживает только слой синца в 5 - 10 см.

Опыты Резерфорда. Ядерная модель атома.

Открытие радиоактивности свидетельствовало о сложном строении атома.

Резерфорд провел опыт по зондированию атомов тяжелых элементов альфа частицами. α – частица - ядро атома гелия

Узкий пучок α – частиц из свинцовой коробочки попадал на золотую фольгу. Прошедшие через фольгу α – частицы попадали на полупрозрачный экран, покрытый люминесцирующим веществом. Столкновение α – частицы с экраном сопровождалось вспышкой света (сцинтилляцией), которую можно было увидеть в микроскоп.

В отсутствии фольги все частицы попадали в центральную часть экрана, где и давали вспышки. При наличии фольги большая часть частиц по - прежнему попадала в центр экрана, но часть регистрировалась на периферии экрана, а небольшая часть была отброшена обратно.

Тот факт, что большинство α – частиц, проходило сквозь фольгу, не отклоняясь, свидетельствовало о том, что атом не является сплошным образованием. Частицы, отклоненные на периферию и отброшенные обратно, свидетельствовали о том, что в атоме должна находится массивная положительная частица, которая своим электрическим полем, меняла траекторию движения α – частиц и которую они не могли сдвинуть с места.

Таким образом согласно Резерфорду в центре атома находится массивная положительно заряженная частица, названная ядром. Электроны же, по мнению Резерфорда, движутся по круговым орбитам вокруг ядра. Предложенная Резерфордом модель атома была названа планетарной (ядерной)моделью. Диаметр ядра примерно 10^-14 -- 10^-15 м. Диаметр самого атома, т. е. диаметр самой удаленной орбиты примерно 10^-9 -- 10^-10 м.

Атом в целом нейтрален, следовательно суммарный отрицательный заряд всех электронов равен заряду ядра. Число электронов в атоме (N_e) совпадает с порядковым номером элемента Z (зарядовое число) в таблице Менделеева. Тогда заряд ядра q_я = Ze, где е = 1,6 ·10^-9Кл – элементарный заряд, равный по модулю заряду электрона.