Номер 1, страница 69 - гдз по физике 8 класс учебник Исаченкова, Громыко

1. В чем суть опытов Резерфорда?

В чем суть опытов Резерфорда?

Опыты Эрнеста Резерфорда, проведенные в 1908-1911 годах совместно с Гансом Гейгером и Эрнестом Марсденом, были направлены на исследование структуры атома. В то время доминировала модель атома Дж. Дж. Томсона, известная как «пудинг с изюмом». Согласно этой модели, атом представлял собой сферу, равномерно заполненную положительным зарядом, в которую были вкраплены отрицательно заряженные электроны. Опыты Резерфорда были поставлены с целью экспериментальной проверки этой гипотезы.

Схема эксперимента была следующей:

• В качестве «снарядов» использовались альфа-частицы ($\alpha$-частицы) — положительно заряженные ядра атомов гелия, которые испускал радиоактивный источник (радий), помещенный в свинцовый контейнер с узким отверстием для формирования пучка.
• Этот узкий пучок $\alpha$-частиц направлялся на мишень — очень тонкую золотую фольгу (толщиной около 0,4 мкм, что составляло всего несколько сотен атомных слоев).
• Для регистрации частиц, прошедших через фольгу, использовался подвижный экран, покрытый слоем сульфида цинка ($ZnS$). При попадании на него $\alpha$-частицы на экране возникала короткая световая вспышка (сцинтилляция), которую можно было наблюдать и подсчитывать с помощью микроскопа.
• Вся установка находилась в вакууме, чтобы избежать рассеяния $\alpha$-частиц на молекулах воздуха.

Исходя из модели Томсона, ожидалось, что массивные и быстрые $\alpha$-частицы будут проходить сквозь фольгу, практически не отклоняясь. Это связано с тем, что положительный заряд в атоме считался «размазанным» по всему объему и не мог создать достаточно сильное электрическое поле для существенного отклонения пролетающих частиц.

Однако результаты эксперимента оказались совершенно неожиданными:

• Подавляющее большинство $\alpha$-частиц (99.9%) действительно проходило сквозь фольгу, отклоняясь на очень малые углы (до $1-2^{\circ}$), что соответствовало ожиданиям.
• Тем не менее, небольшая часть частиц отклонялась на значительные углы (более $10^{\circ}$).
• И самое поразительное: ничтожно малая доля частиц (примерно 1 из 8000) отклонялась на углы, близкие к $180^{\circ}$, то есть фактически отбрасывалась назад.

Анализируя эти данные, Резерфорд пришел к следующим революционным выводам, которые легли в основу новой, планетарной модели атома:

1. Поскольку большинство частиц пролетает сквозь атом без существенных отклонений, то почти весь объем атома должен быть пустым пространством.
2. Резкое отклонение и отражение некоторых $\alpha$-частиц могло быть вызвано только их взаимодействием с чрезвычайно малым, но очень массивным и положительно заряженным объектом внутри атома. Этот объект Резерфорд назвал атомным ядром.
3. Практически вся масса атома (более 99.9%) и весь его положительный заряд сосредоточены в этом ядре.
4. Отрицательно заряженные электроны должны двигаться вокруг ядра по орбитам, подобно планетам вокруг Солнца, компенсируя его положительный заряд и обеспечивая электронейтральность атома в целом.

Таким образом, суть опытов Резерфорда заключалась в зондировании атома с помощью $\alpha$-частиц, что позволило опровергнуть модель Томсона и доказать существование в атоме крошечного, плотного, положительно заряженного ядра. Это открытие стало фундаментом для современной ядерной физики.

Ответ: Суть опытов Резерфорда заключалась в исследовании строения атома путем бомбардировки тонкой золотой фольги потоком альфа-частиц. Наблюдение за их рассеянием показало, что подавляющее большинство частиц проходит сквозь фольгу без отклонения, но некоторые отклоняются на большие углы и даже отбрасываются назад. Это позволило сделать вывод, что атом в основном состоит из пустого пространства, а почти вся его масса и весь положительный заряд сконцентрированы в очень малом объеме в центре — атомном ядре. Это привело к созданию планетарной модели атома.