Опыты Резерфорда. Планетарная модель атома
К началу 20 века было с полной достоверностью установлено, что в состав каждого атома входят электроны. Вместе с тем было установлено, что атом в целом электрически нейтрален. Отсюда следовало, что отрицательный заряд электронов в атоме должен компенсироваться суммарным положительным зарядом каких то других частиц, входящих в состав атома.
В 1911 г. Резерфорд, с целью изучения структуры атомов, провел эксперименты по изучению рассеяния α-частиц (имеющих положительный заряд, равный двум элементарным зарядам, и массу в 7350 раз больше массы электрона), проходящих через вещество. Схема опыта Резерфорда показана на рис. 7.4а. α-частицы, испускаемые радиоактивным веществом, двигались в вакууме и, проходя через фольгу F(толщиной около 1 мкм), падали на люминесцентный экран Q. Удар каждой α-частицы об экран вызывал кратковременную вспышку – сцинтилляцию, наблюдаемую в микроскоп.
|
Наблюдения показали, что большинство α-частиц проходит сквозь фольгу без заметного отклонения от первоначального направления, некоторые частицы отклоняются на небольшой угол и лишь немногие частицы претерпевают сильное отклонение (рис. 7.4б).
Естественно предположить, что отклонение α-частиц вызвано их взаимодействием с массивными положительно заряженными частицами, имеющими малый размер и расположенными на большом расстоянии друг от друга.
Исследования позволили определить порядок размера этой частицы (10-13 см) и его заряд. Оказалось, что заряд q, выраженный в элементарных зарядах е, равен порядковому номеру Zхимического элемента в периодической системе Менделеева:
q/e = Z.
На основании полученных результатов Резерфорд предложил ядерную (планетарную) модель строения атома. Согласно этой модели, весь положительный заряд и почти вся масса атома сосредоточены в атомном ядре, размер которого ничтожно мал по сравнению с размером атома (10-8 см). Вокруг ядра по замкнутым орбитам движутся электроны, образуя электронную оболочку атома. Заряд ядра равен по абсолютному значению суммарному заряду электронов.