Модели атомов. Опыт Резерфорда

МАОУ Муравьихинская СШ

Модели атомов Опыт Резерфорда

Выполнила:

Тиссен Виктория, ученица

9б класса

Учитель: Страничкина Н.А.

2022

Гипотезы о строении вещества

Гипотеза о том, что все вещества состоят из большого числа атомов, зародилась свыше двух тысячелетий назад.

Позиция сторонников атомической теории

Атом – мельчайшая неделимая частица; все многообразие мира есть не что иное, как сочетание неизменных частиц-атомов

Позиция

Демокрита

Существует предел деления атома

Позиция

Аристотеля

Делимость вещества бесконечна

Аристотель

Развитие представлений о строении атома

Конкретные представления о строении атома развивались по мере накопления физикой фактов о свойствах вещества.

• В начале 19 века молекулярно-кинетическая теория установила примерные размеры атомов и небольших молекул: около 10 -10 м
• В конце 19 века был открыт электрон, а также измерена его масса и заряд
• В.Вебер впервые высказывает мысль об электронном строении атома
• Х.Лоренц в 1896 году создал электронную теорию: электроны входят в состав атома
• в 1896 году А.Беккерель открыл явление радиоактивности

Каково строение атома?

Модель атома Томсона

Опираясь на открытия сделанные в то время, Джозеф Джон Томсон в 1903 году предложил одну из первых моделей строения атома в виде положительно заряженного шара радиусом 10 -10 м, в котором «плавают» электроны, нейтрализующие положительный заряд, равномерно распределенный по всему объему. Каждый электрон может совершать колебательные движения около своего положения равновесия. Положительный заряд равен по модулю суммарному отрицательному заряду электронов.

Опыты Резерфорда

В 1911 году Резерфорд экспериментально подвергнул проверке модель атома Томсона.

Пропуская пучок α -частиц (заряд +2 е , масса 6,64 · 10 -27 кг) через тонкую золотую фольгу, Эрнест Резерфорд обнаружил, что какая-то часть частиц отклоняется на довольно значительный угол от своего первоначального направления, а небольшая часть α -частиц отражается от фольги.

Но согласно модели атома Томсона, эти α -частицы при взаимодействии с атомами фольги должны отклоняться на малые углы, порядка 2˚.

Опыты Резерфорда

Резерфорд показал, что модель Томсона находится в противоречии с его опытами.

Результаты эксперимента настолько удивили Резерфорда, что он воскликнул: «… неправдоподобно так же, как если бы вы выстрелили пятнадцатифунтовым снарядом в папиросную бумагу, а снаряд отскочил бы обратно и убил бы вас самих».

Опыты Резерфорда

Известно, что α -частицы имеют положительный заряд. Если некоторые из них отталкиваются фольгой назад, значит, положительный заряд есть и в атомах фольги. Но поскольку большая часть α -частиц пролетает сквозь фольгу, почти не отклоняясь при этом, значит, положительный заряд занимает лишь малую часть каждого атома. Её назвали ядром атома.

При столкновениях с отдельными электронами α -частицы испытывают отклонения на очень небольшие углы, так как масса электрона мала. Однако в тех редких случаях, когда она пролетает на близком расстоянии от одного из атомных ядер, под действием сильного электрического поля ядра может произойти отклонение на большой угол.

Модель атома Резерфорда

Модель атома Резерфорда

Резерфорд показал, что модель Томсона находится в противоречии с его опытами. Обобщая результаты своих опытов, Резерфорд предложил ядерную (планетарную) модель строения атома:

• атом имеет ядро, размеры которого малы по сравнению с размерами самого атома ( d я ≈ 10 -12 – 10 -13 см);
• в ядре сконцентрирована почти вся масса атома;
• отрицательный заряд всех электронов распределён по всему объему атома

Модель атома Резерфорда

• Поскольку диаметр ядра значительно меньше диаметра атома, то быстрые α -частицы могут почти свободно проникать через значительные слои вещества, содержащие несколько тысяч слоев атомов.

• Резерфорд ничего не говорит о том, как именно в атоме расположены электроны и движутся ли они. Он и не мог дать ответ на этот вопрос в рамках той физики, которая развивалась до начала ХХ века. Классическая физика просто не допускала существование такого атома. Для этого потребовалось создание новой, квантовой физики. Её основу заложили труды таких выдающихся ученых, как Нильс Бор и Альберт Эйнштейн.

Заключение

В далеком прошлом философы Древней Греции предполагали, что вся материя едина, но приобретает те или иные свойства в зависимости от ее «сущности». Благодаря великим ученым прошлого века, мы приближаемся к истинному пониманию строения материи, но из чего в действительности она состоит полностью еще неизвестно никому.