Опыты Резерфорда

Резерфорд Эрнест (1871—1937), английский физик, один из создателей учения о радиоактивности и строении атома, основатель научной школы.

Биография Резерфорда

Природа радиоактивного

излучения

Опыт Резерфорда

Выводы из опытов

Модель атома Резерфорда

Список используемых ресурсов

План

Эрнест Резерфорд (Rutherford Ernst)

30.08.1871-19.10.1937– английский физик, основоположник ядерной физики. Его исследования посвящены атомной и ядерной физике, радиоактивности.Своими фундаментальными открытиями в этих областях заложил основы современного учения о радиоактивности и теории строения атома. В 1899 г. открыл альфа - и бета-лучи. Вместе с Ф. Содди в 1903 г. разработал теорию радиоактивного распада и установил закон радиоактивных превращений. В 1903 г. доказал, что альфа-лучи состоят из положительно заряженных частиц. Предсказал существование трансурановых элементов.В 1908 г. ему была присуждена Нобелевская премия.

2.Природа радиоактивного излучения

В 1899 году Резерфорд провел опыт, позволивший

обнаружить сложный состав радиоактивного

излучения.

Природа радиоактивного излучения

Свойства радиоактивных излучений

Вид излучения

Природа излучения Проникающая способность

Альфа(α)-лучи

Альфа частицы(положительно заряженные частицы) – потоки ядер атомов гелия. Скорость этих частиц 20000 км/с, что превышает скорость современного самолета (1000 км/ч) в 72000 раз.

Проникают в воздух до 10 см.

Задерживает слой бумаги толщиной

0.1 мм непрозрачен

Бета(β)-лучи

Бета – частицы(отрицательно заряженные частицы) представляют собой поток

быстрых электронов, летящих со

скоростями близкими к скорости света.

Они проникают в воздух до 20 м. Задерживает

алюминиевая пластина толщиной в несколько

мм

Гамма-лучи Гамма – кванты или лучи – это коротковолновое электромагнитное

излучение, скорость распространения электромагнитного излучения такая же, как и у всех электромагнитных волн – 300000 км/с. Гамма – лучи

проникают в воздух на сотни метров. В отличии от двух предыдущих, не

отклоняются магнитными и электромагнитными полями.

Ообладают колоссальной проникающей

способностью. Она проникает в воздух на

сотни метров.

Опыт Резерфорд

а.

Модель строения атома Томсона нуждалась в

экспериментальной проверке.

Важно было проверить, действительно ли

положительный заряд распределён по всему объёму

атома с постоянной плотностью.

Поэтому в 1911 г. Резерфорд совместно со своими

сотрудниками провел ряд опытов по исследованию

состава и строения атомов.

1903г.Джозеф Томсон

предложил одну из первых модель строения атома.

• Атом – шар, по всему объёму которого равномерно распределён положительный заряд.

• Внутри шара находятся электроны.

• Каждый электрон может совершать колебательные движения около своего положения равновесия.

• Положительный заряд шара равен по модулю суммарному заряду электронов, поэтому заряд атома в целом равен нулю.

Идея опыта Резерфорда:

• Зондировать атом альфа–частицами.• Альфа-частицы возникают при распаде

радия. • Масса альфа-частицы в 8000 раз больше

массы электрона.• Электрический заряд альфа-частицы в 2

раза больше заряда электрона.• Скорость альфа-частицы около 15 000 км/с.• Альфа-частицы является ядром атома

гелия.

В ходе эксперимента обнаружили:

• 1. В отсутствии фольги – на экране появлялся светлый кружок напротив канала с радиоактивным веществом.

• 2. Когда на пути пучка альфа-частиц поместили фольгу, площадь пятна на экране увеличилась.

• 3. Помещая экран сверху и снизу установки, Резерфорд обнаружил, что небольшое число альфа-частиц отклонилось на углы около 900.

• 4. Единичные частицы были отброшены назад.

Опыт РезерфордаНаибольшее количество вспышек расположено в

центре экрана. Значит, основная часть всех α-частиц прошла сквозь фольгу, почти не изменив начального направления (рассеялось на малые

углы). При удалении от центра экрана количество вспышек становится все меньше и меньше.

Следовательно, с увеличением угла рассеяния β количество рассеянных на эти углы частиц резко

уменьшается.Также некоторое число частиц рассеялось на углы, близкие к 90°, а некоторые – на углы порядка 180°

Выводы из опытов.

Выводы из опыта

Резерфорда

Столь сильное отклонение α-частиц возможно только в том случае, если

внутри атома имеется чрезвычайно сильное электрическое поле. Было рассчитано, что

такое поле могло быть создано

зарядом, сконцентрированным

в очень малом объеме (по

сравнению с объемом атома).

Выводы из опыта

Резерфорда

Поскольку масса электрона примерно в 8 000 раз меньше массы α-частицы, электроны, входящие в состав атома, не

могли существенным образом изменить направление

движения α-частиц. Поэтому:

В данном случае речь может идти только о силах электрического

отталкивания между α-частицами и положительно

заряженной частью атома, масса

которой значительно больше

массы α-частицы.

Выводы из опыта Резерфорда

Направление полета α-частиц

зависит от того, на каком расстоянии

от ядра они пролетают. Оно сильно меняется

только в том случае, если

частица проходит очень близко к

ядру.

Выводы из опытов:

Положительный заряд сосредоточен в малой части атома – ядре;

Практически вся масса атома сосредоточена в этом ядре;

Отклонения альфа-частиц на большие углы происходят в результате столкновения альфа – частиц с ядром одного из атомов;

Теоретические расчеты позволили оценить размеры ядер атомов – порядка 10-14 м, тогда как размеры атома в 10 000 раз больше.

Модель атомов

Резерфорда

В результате опытов по рассеянию α-частиц была

доказана несостоятельность

модели атома Томсона, выдвинута ядерная

модель строения атома и определен порядок диаметров атомных

ядер.

Противоречие модели Томсона с экспериментом:1. Так как масса

электронов мала, они не могут заметно изменить траекторию движения

альфа-частиц.2. Заметное рассеивание

альфа-частиц может вызвать только

положительная часть атома и лишь в том

случае, если она сконцентрирована в очень

малом объёме.

Модель атома Резерфорда

Резерфорд предложил ядерную («планетарную») модель атома:

* атомы любого элемента состоят из положительно заряженной части, получившей название ядра;

* в состав ядра входят положительно заряженные элементарные частицы- протоны (позднее было установлено, что и нейтральные нейтроны);

* вокруг ядра вращаются электроны, образующие так называемую электронную оболочку атома.

Недостатки атома Резерфорда

• Нельзя объяснить факт существования

атома;

• Нельзя объяснить устойчивость атома.

Спасибо!!!

Список используемых ресурсов

1.Перышкин А.В., Гутник Е.М. Физика: учебник для 9 кл. сред. шк. – М: Дрофа 2. physics.ru3. ru.wikipedia.org4. files.school-collection.edu.ru