Номер 3, страница 69 - гдз по физике 8 класс учебник Исаченкова, Громыко

3. Каково примерное соотношение между размерами атома и его ядра?

Чтобы определить соотношение между размерами атома и его ядра, необходимо сравнить их характерные линейные размеры, например, радиусы.

Дано:

Типичный радиус атома, который определяется размером его электронной оболочки, составляет $R_{атом} \approx 10^{-10}$ м (1 ангстрем).
Типичный радиус атомного ядра составляет $R_{ядро} \approx 10^{-15}$ м (1 фемтометр или ферми).

Найти:

Соотношение размеров $\frac{R_{атом}}{R_{ядро}}$.

Решение:

Атом представляет собой систему, состоящую из крошечного, но массивного положительно заряженного ядра и окружающего его облака отрицательно заряженных электронов. Размер всего атома определяется радиусом орбиты самого дальнего электрона или, точнее, границей электронного облака. Ядро же, содержащее протоны и нейтроны, занимает ничтожно малый объем в центре атома.

Для нахождения примерного соотношения их размеров разделим радиус атома на радиус ядра:

$$ \frac{R_{атом}}{R_{ядро}} \approx \frac{10^{-10} \text{ м}}{10^{-15} \text{ м}} = 10^{(-10) - (-15)} = 10^5 $$

Расчет показывает, что линейный размер атома (его радиус или диаметр) примерно в $10^5$, то есть в 100 000 раз, превышает линейный размер его ядра.

Это означает, что атом в основном состоит из пустого пространства. Для наглядности можно привести такую аналогию: если представить, что атом увеличен до размеров футбольного стадиона (диаметром ~200 м), то его ядро в центре поля будет размером не больше горошины (~2 мм).

Ответ: Размер атома примерно в 100 000 раз (в $10^5$ раз) больше размера его ядра.