Досвід Резерфорда по розсіюванню альфа-частинок (коротко)

Ернест Резерфорд - це один із засновниківфундаментального вчення про внутрішню будову атома. Народився вчений у Англії, в родині емігрантів з Шотландії. Резерфорд був четвертою дитиною в своїй сім'ї, при цьому виявився найталановитішим. Особливий внесок йому вдалося внести в теорію будови атома.

Початкові уявлення про будову атома

Потрібно відзначити, що до того, як був проведенийзнаменитий досвід Резерфорда по розсіюванню альфа-частинок, панівної на той час ідеєю про будову атома була модель Томпсона. Цей вчений був упевнений, що позитивний заряд рівномірно заповнював весь обсяг атома цілком. Негативно заряджені електрони, вважав Томпсон, були нібито вкрапленнями в нього.

Передумови до наукового перевороту

Після закінчення школи Резерфорд як самийталановитий учень отримав грант в 50 фунтів для подальшого навчання. Завдяки цьому він зумів вступити до коледжу в Новій Зеландії. Далі молодий вчений складає іспити в Кентерберійському університеті і починає серйозно займатися фізикою і хімією. У 1891 році Резерфорд зробив свою першу доповідь на тему "Еволюція елементів". У ньому вперше в історії була позначена ідея про те, що атоми являють собою складні структури.

Тоді в наукових колах панувала ідеяДальтона про те, що атоми неподільні. Всім, хто оточував Резерфорда, його ідеї здалися досконалим безумством. Молодому вченому доводилося постійно вибачатися колегам за свою «нісенітницю». Але через 12 років Резерфорд все ж зумів довести свою правоту. У Резерфорда з'явився шанс продовжити свої дослідження в Кавендішської лабораторії в Англії, де він почав вивчати процеси іонізації повітря. Першим відкриттям Резерфорда були альфа- і бета-промені.

досвід Резерфорда

Коротко про відкритті можна розповісти так: в 1912 році Резерфорд разом зі своїми помічниками провів свій знаменитий досвід - альфа-частки випускаються з свинцевого джерела. Всі частинки, крім тих, що виявлялися поглиненими свинцем, рухалися вздовж встановленого каналу. Їх вузький потік потрапляв на тонкий шар фольги. Ця лінія була перпендикулярна листу. Досвід Резерфорда по розсіюванню альфа-частинок довів: ті частинки, які проходили крізь лист фольги наскрізь, викликали так звані сцинтиляції на екрані.

Цей екран був покритий спеціальним розчином, якийпочинало світитися при попаданні на нього альфа-частинок. Простір між шаром золотої фольги і екраном був заповнений вакуумом для того, щоб альфа-частки не розсіювалися в повітрі. Такий прилад дозволив дослідникам спостерігати частинки, розсіюються під кутом близько 150 °.

Якщо ж фольгу не використали в якостіперешкоди перед пучком з альфа-частинок, то на екрані утворювався світлий кружок з сцинтилляций. Але як тільки перед їх променем ставили бар'єр із золотої фольги, то картина сильно змінювалася. Спалахи з'являлися не тільки поза цим гуртка, а й на протилежному боці фольги. Досвід Резерфорда по розсіюванню альфа-частинок показав, що більшість частинок проходить через фольгу без помітних змін в траєкторії руху.

При цьому деякі частинки відхилялися піддосить великим кутом і навіть відкидалися назад. На кожні 10 000 вільно проходять через шар золотої фольги частинок лише одна відхилялася на кут, що перевищував 10 ° - як виняток одна з частинок відхилялася на такий кут.

Причина, по якій відхилялися альфа-частинки

Те, що детально розглянув і довів досвідРезерфорда - будова атома. Такий стан свідчило про те, що атом не представляє собою суцільне освіту. Більшість частинок вільно проходили через фольгу товщиною в один атом. І оскільки маса альфа-частинки практично в 8 000 разів більша за масу електрона, то останній не міг би істотно вплинути на траєкторію альфа-частинки. Це могло б бути зробленим лише атомним ядром - тілом малих розмірів, що володіє майже всією масою і всім електричним зарядом атома. На той момент це стало значним проривом англійського фізика. Досвід Резерфорда вважається однією з найважливіших ступенів у становленні науки про внутрішню будову атома.

Інші відкриття, отримані в процесі вивчення атома

Ці дослідження стали прямим доказомтого, що позитивний заряд атома знаходиться всередині його ядра. Ця область займає досить малий простір у порівнянні з його цілісними розмірами. В такому малому обсязі розсіювання альфа-частинок виявилося дуже малоймовірним. А ті частинки, які проходили поблизу області атомного ядра, відчували різкі відхилення від траєкторії, адже відразливі сили між альфа-частинкою і ядром атома були дуже потужними. Досвід Резерфорда по розсіюванню альфа-частинок довів ймовірність того, що альфа-частинки потрапить прямо в ядро. Правда, вірогідність була дуже мала, але все ж не дорівнює нулю.

Це був не єдиний факт, який довівдосвід Резерфорда. Коротко будова атома вивчали і його колеги, які зробили ряд інших важливих відкриттів. Крім вчення про те, що альфа-частинки являють собою швидко рухомі ядра гелію.

Вчений зміг описати будову атома, в якомуядро займає незначну частину всього обсягу. Його досліди довели, що практично весь заряд атома зосереджений всередині його ядра. При цьому відбуваються як випадки відхилення альфа-частинок, так і випадки їх зіткнення з ядром.

Досліди Резерфорда: ядерна модель атома

У 1911 році Резерфорд після численнихдосліджень запропонував модель будови атома, яку назвав планетарної. Відповідно до цієї моделі, усередині атома розташоване ядро, яке містить в собі практично всю масу частинки. Електрони рухаються навколо ядра подібно до того, як це роблять планети навколо Сонця. З їх сукупності утворюється так зване електронне хмара. Атом же має нейтральний заряд, як показав досвід Резерфорда.

Будова атома в подальшому зацікавиловченого на ім'я Нільс Бор. Саме він допрацював вчення Резерфорда, адже до Бора планетарна модель атома стала стикатися з труднощами пояснення. Так як електрон рухається навколо ядра по певній орбіті з прискоренням, рано чи пізно він повинен впасти на ядро ​​атома. Однак Нільс Бор зміг довести, що всередині атома закони класичної механіки вже не діють.