Опыт резерфорда с фольгой: Опыты Резерфорда по рассеянию альфа-частиц — урок. Физика, 9 класс.

Опыт резерфорда

Опыт Резерфорда – кратко о рассеянии альфа-частиц

4.6

Средняя оценка: 4.6

Всего получено оценок: 357.

4.6

Средняя оценка: 4.6

Всего получено оценок: 357.

Важнейшим опытом, демонстрирующим сложное строение атома, стал опыт физика Э. Резерфорда. Рассмотрим суть этого опыта.

Опыт Резерфорда

Модель атома Томсона хорошо описывала явление испускания катодных лучей. Однако, она ничего не говорила о распределении заряда по атому. Для его изучения Э. Резерфорд предложил поставить специальный опыт.

Кратко об опыте Резерфорда можно сказать следующее.

Многие радиоактивные вещества испускают α-частицы, масса которых гораздо больше, чем масса электронов, а заряд равен удвоенному заряду электрона. Теперь, если облучать вещество α-частицами, то легкие электроны, входящие в состав атома, не смогут изменить направление их движения. Рассеяние α-частиц возможно лишь на положительно заряженной части атома.

Экспериментальная установка состояла из контейнера с радием, испускающим α-частицы, на пути частиц ставилась тонкая металлическая фольга, а за фольгой устанавливался экран, покрытый сульфидом цинка, на котором при попадании α-частиц возникало свечение (сцинтилляция). Схема опыта представлена на следующем рисунке:

Рис. 1. Схема опыта Резерфорда по рассеянию альфа частиц.

Без фольги, в точке облучения возникало сцинтилляционное пятно. Если на пути полета α-частиц поместить фольгу – размер пятна увеличится за счет рассеяния частиц из-за взаимодействия с положительными зарядами. По характеру изменения пятна можно судить о распределении положительного заряда в атомах вещества.

Результаты опыта

Если положительный заряд равномерно распределен по веществу, рассеяния α-частиц не будет. В соответствии с моделью атома Томсона, положительные заряды имеют некоторую пространственную неоднородность, а значит, рассеяние появится.

Рассеяние, действительно, появилось, но при этом имело довольно интересное распределение – некоторая часть частиц отклонялась на довольно заметные углы, иногда на большие, чем была рассчитана установка.

Это уже говорило о большой неравномерности распределения положительного заряда. Установка была модифицирована, экраны стали устанавливаться вокруг нее.

И с большим удивлением Резерфорд обнаружил, что небольшое число частиц (около 0,05%) отклоняются на очень большие углы, более 90⁰, некоторые – даже «отскакивали» от фольги в обратном направлении.

Рис. 2. Изменение траекторий альфа частиц при отскоке от ядер. {-15}$м. Электроны же движутся вокруг ядра на большом расстоянии. Была построена планетарная модель атома:

Рис. 3. Планетарная модель атома.

Опыт Резерфорда также позволяет оценить и заряд ядра. Он оказался разным для разных материалов, и если принять за единицу заряд электрона, то заряд ядра оказался равным порядковому номеру элемента в таблице Менделеева.

Если атом увеличить до размеров орбиты Земли, размер ядра окажется в сто раз меньше, чем размер Солнца.

Что мы узнали?

В опыте Э.Резерфорда по рассеянию альфа частиц поток частиц направлялся на тонкую фольгу, после которой на экране можно было видеть картину рассеяния. Оказалось, что некоторые частицы отклоняются на очень большие углы. Это говорило о том, что положительно заряженный заряд внутри атома сосредоточен в очень малой части атома, которая была названа ядром.

Тест по теме

Доска почёта

Чтобы попасть сюда — пройдите тест.

• Светлана Витулевич

  10/10

Оценка доклада

4. 6

Средняя оценка: 4.6

Всего получено оценок: 357.

А какая ваша оценка?

модель Резерфорда | Определение, описание, изображение и факты

Модель атома Резерфорда

См. все СМИ

Ключевые люди:

Эрнест Резерфорд

Похожие темы:

атом

Просмотреть весь связанный контент →

Популярные вопросы

Какова модель атома, предложенная Эрнестом Резерфордом?

Атом, как описал Эрнест Резерфорд, имеет крошечное массивное ядро, называемое ядром. Ядро имеет положительный заряд. Электроны – это частицы с отрицательным зарядом. Электроны вращаются вокруг ядра. Пустое пространство между ядром и электронами занимает большую часть объема атома.

атом

Узнайте о мельчайшей единице материи, атоме.

Эрнест Резерфорд

Узнайте больше об Эрнесте Резерфорде, физике, чей эксперимент с золотой фольгой позволил раскрыть ключевую информацию о структуре атомов.

Что такое эксперимент Резерфорда с золотой фольгой?

В кусок золотой фольги попали альфа-частицы, имеющие положительный заряд. Большинство альфа-частиц прошло насквозь. Это показало, что атомы золота в основном представляют собой пустое пространство. Траектории некоторых частиц изгибались под большими углами. Некоторые даже отскочили назад. Это могло бы произойти только в том случае, если бы внутри атома была небольшая тяжелая область положительного заряда.

альфа-частица

Узнайте о частицах, использованных в эксперименте Резерфорда с золотой фольгой.

Каковы результаты эксперимента Резерфорда?

Предыдущая модель атома, атомная модель Томсона или модель «сливового пудинга», в которой отрицательно заряженные электроны были подобны сливам в положительно заряженном пудинге атома, была опровергнута. Модель атома Резерфорда опиралась на классическую физику. Модель атома Бора, основанная на квантовой механике, построена на модели Резерфорда для объяснения орбит электронов.

Модель атома Томсона

Прочтите об атомной модели Томсона — самой ранней модели строения атома — и о том, как эксперимент Эрнеста Резерфорда с золотой фольгой опроверг ее.

Модель Бора

Узнайте об атомной модели Нильса Бора и о том, чем она отличается от атомной модели Эрнеста Резерфорда.

Что оказалось правильным и неправильным в атомной модели Эрнеста Резерфорда?

Модель атома Резерфорда была верна в том смысле, что атом в основном представляет собой пустое пространство. Большая часть массы находится в ядре, и ядро ​​заряжено положительно. Вдали от ядра находятся отрицательно заряженные электроны. Но модель атома Резерфорда использовала классическую физику, а не квантовую механику. Это означало, что электрон, вращающийся вокруг ядра, испускает электромагнитное излучение. Электрон потерял бы энергию и упал бы на ядро. В модели Бора, использующей квантовую теорию, электроны существуют только на определенных орбитах и ​​могут перемещаться между этими орбитами. ​

электромагнитное излучение

Узнайте больше об электромагнитном излучении и о том, почему оно создало проблему для атомной модели Эрнеста Резерфорда.

квант

Прочитайте о теории, используемой в модели Бора для более точного описания строения атомов.

Какое влияние оказала теория Эрнеста Резерфорда?

Эксперимент с золотой фольгой показал, что атом состоит из небольшого массивного положительно заряженного ядра с отрицательно заряженными электронами, удаленными от центра на большое расстояние. Нильс Бор опирался на модель Резерфорда, чтобы создать свою собственную. В модели Бора орбиты электронов объяснялись квантовой механикой.

Нильс Бор

Узнайте больше о датском физике Нильсе Боре, первом физике, который применил квантовую теорию к проблеме строения атома.

Модель Резерфорда , также называемая Модель атома Резерфорда, ядерный атом , или планетарная модель атома , описание структуры атомов, предложенное (1911) новозеландским физиком Эрнестом Резерфордом. Модель описывала атом как крошечное, плотное, положительно заряженное ядро, называемое ядром, в котором сосредоточена почти вся масса, вокруг которого на некотором расстоянии циркулируют легкие отрицательные составляющие, называемые электронами, подобно планетам, вращающимся вокруг Солнца. .

Ядро считалось маленьким и плотным, чтобы объяснить рассеяние альфа-частиц тонкой золотой фольгой, как это наблюдалось в серии экспериментов, проведенных студентом Эрнестом Марсденом под руководством Резерфорда и немецкого физика Ганса Гейгера в 1909 году. Радиоактивный источник, излучающий альфа-частицы (т. е. положительно заряженные частицы, идентичные ядру атома гелия и в 7000 раз массивнее электронов), был заключен в защитный свинцовый экран. Излучение фокусировалось в узкий пучок после прохождения щели в свинцовом экране. Перед щелью помещали тонкий срез золотой фольги, а экран, покрытый сульфидом цинка для придания ему флуоресценции, служил счетчиком для обнаружения альфа-частиц. Когда каждая альфа-частица ударялась о флуоресцентный экран, она производила вспышку света, называемую сцинтилляцией, которую можно было увидеть в микроскоп, прикрепленный к задней части экрана. Сам экран был подвижным, что позволяло Резерфорду и его коллегам определять, отклоняются ли какие-либо альфа-частицы золотой фольгой.

Викторина по Британике

Еще одна викторина по физике

Большинство альфа-частиц прошли прямо через золотую фольгу, что означало, что атомы в основном состоят из открытого пространства. Некоторые альфа-частицы слегка отклонялись, что свидетельствует о взаимодействии с другими положительно заряженными частицами внутри атома. Другие альфа-частицы рассеивались под большими углами, а некоторые даже отскакивали обратно к источнику. (Позже Резерфорд сказал: «Это было почти так же невероятно, как если бы вы выстрелили 15-дюймовым снарядом в кусок папиросной бумаги, а он вернулся бы и попал в вас».) Только положительно заряженная и относительно тяжелая частица-мишень, такая как предполагаемое ядро, может объяснить такое сильное отталкивание. Отрицательные электроны, электрически уравновешивающие положительный заряд ядра, считались движущимися по круговым орбитам вокруг ядра. Электростатическая сила притяжения между электронами и ядром уподоблялась гравитационной силе притяжения между вращающимися планетами и Солнцем. Большая часть этого планетарного атома была открытым пространством и не оказывала сопротивления прохождению альфа-частиц.

Модель Резерфорда заменила атомную модель «сливовый пудинг» английского физика сэра Дж.Дж. Томсона, в котором электроны были встроены в положительно заряженный атом, как сливы в пудинге. Сама модель Резерфорда, полностью основанная на классической физике, через несколько лет была заменена атомной моделью Бора, включавшей в себя некоторую раннюю квантовую теорию. См. также модель атома .

Редакторы Британской энциклопедии Эта статья была недавно отредактирована и обновлена ​​Мелиссой Петруцелло.

Открытие ядра: эксперимент Резерфорда с золотой фольгой

История химии: эксперимент Резерфорда с золотой фольгой

В этой статье вы узнаете историю эксперимента Резерфорда с золотой фольгой и события, которые привели к открытию атомного ядра. Если вам понравилась эта статья, ознакомьтесь с другими нашими статьями по истории химии, ссылка на которые приведена ниже!

• Атомная модель Резерфорда
• Электронно-лучевая трубка Дж. Дж. Томпсона
• Банка Резерфорда Эксперимент
• Учебник по молекулярной геометрии
• Структура атома
• Модель атома Бора
• Ядерные реакции

Кем был Эрнест Резерфорд?

Эрнест Резерфорд известен как отец ядерной физики. Резерфорд родился в Брайтуотере, Новая Зеландия, 30 августа 1871 года, и был четвертым из двенадцати детей. Его отец был фермером, а мать школьной учительницей. С самого раннего возраста Резерфорд понимал важность тяжелой работы и силу образования. В школе он сильно преуспевал и в возрасте пятнадцати лет выиграл академическую стипендию для обучения в Nelson Collegiate School. Затем, в возрасте 19 лет, он выиграл еще одну академическую стипендию для обучения в Кентерберийском колледже в Крайстчерче. Несколько лет спустя он выиграл еще одну стипендию, стипендию выставочной науки, и уехал из Новой Зеландии, чтобы учиться в Тринити-колледже в Кембридже в Англии. Находясь там, он проводил исследования в Кавендишской лаборатории под руководством своего советника Дж.Дж. Томсон.

Лаборатория Кавендиша: Дж. Дж. Томсон впереди посередине, Резерфорд позади него. Поскольку он был из Новой Зеландии, однокурсники часто подвергали его остракизму. В конце концов, он использовал это как мотивацию к успеху. Что он и сделал, сделав множество великих открытий благодаря своим исследованиям газов и радиоактивности. К ним относятся открытие различных типов излучения, радиометрического датирования и ядра атома.

Эксперимент Резерфорда с золотой фольгой

Эксперимент

Работая заведующим кафедрой в Манчестерском университете, Резерфорд проводил эксперимент с золотой фольгой вместе с Гансом Гейгером и Эрнестом Марсденом. В этом эксперименте они стреляли альфа-частицами, которые Резерфорд открыл несколько лет назад, прямо в кусок тонкой золотой фольги. По мере прохождения альфа-частицы попадали на фосфоресцирующий экран, покрывающий фольгу. Когда частицы соприкасались с экраном, происходила вспышка.

Наблюдения

Приступая к эксперименту, Резерфорд сформировал предубеждения относительно эксперимента, основанные на Дж.Дж. Модель сливового пудинга Томсона. Он предсказал, что альфа-частицы с легкостью пройдут сквозь фольгу. Некоторым частицам удалось пройти прямо через фольгу, но некоторые сбились с пути, либо отскакивая, либо отклоняясь. Резерфорд нашел это захватывающим наблюдением и сравнил его с выстрелом пули в кусок ткани, который отскакивает назад.

Из этого наблюдения были сделаны два вывода. Во-первых, он пришел к выводу, что большая часть атома состоит из пустого пространства. Во-вторых, он пришел к выводу, что внутри атома должно быть что-то маленькое, плотное и положительное, чтобы отталкивать положительно заряженные альфа-частицы. Это стало ядром, что на латыни означает семя внутри плода.

Вверху: Как Резерфорд ожидал, что эксперимент пройдет. Внизу: как на самом деле прошел эксперимент.