Презентация 6.1. Резерфорд. Планетарная модель атома

А.Ф. Ермаков
МОДУЛЬ 6.
Квантовая физика. Атом.Ядро
Резерфорд. Планетарная
модель атома.
Рекомендовано для всех технических направлений подготовки всех
форм обучения.
Научный редактор: д-р физ.-мат. наук, проф. А.Д. Ивлиев
Подготовлено кафедрой физики
Физика. Модуль_6: Кв_Ат_Яд_Физика.
Преподаватель: Ермаков
Анатолий Федорович
“Отыщи всему начало и ты многое поймёшь”.
(Козьма Прутков.)
В одном мгновенье видеть вечность,
Огромный мир – в зерне песка,
В единой горсти – бесконечность
И небо - в чашечке цветка.
Уильям Блейк (1757-1827)
ДЕМОКРИТ
460-370 до н.э.
ТОМСОН
(Thomson)
Джозеф (18561940)
РЕЗЕРФОРД
(Rutherford)
Эрнест
(1871- 1937)
Атом («неделимая сущность») есть
мельчайшее тело, неделимое по той же
причине, по какой неделимо «бытие» :
деление предполагает наличие пустоты,
но внутри атома по определению
пустоты нет. Как и бытие, атомы вечны и
неизменны. Если бы атомов не было,
процесс деления любого физического
тела был бы бесконечен, и мы получили
бы одну конечную вещь, состоящую из
бесконечного количества частей, что
абсурдно.
Бытие состоит из совокупности
мельчайших, неделимых материальных
частиц — атомов, которые находятся в
пустоте. Все воспринимаемое органами
чувств возникает из соединения атомов.
Рождение и смерть обусловлены
соединением атомов и их распадом.
ТОМСОН (Thomson) Джозеф Джон (1856-1940),
английский физик, основатель научной
школы, президент (1915-1920) Лондонского
Королевского общества. Директор
Кавендишской лаборатории (1884-1919).
Исследовал прохождение электрического
тока через разреженные газы. Автор
исследований катодных лучей, объяснивший
непрерывность спектра рентгеновских лучей,
выдвинувший идею о существовании
изотопов и получивший ее экспериментальное
подтверждение. Открыл (1897) электрон и
определил (1898) его заряд. Предложил (1903)
одну из первых моделей атома. Один из
создателей электронной теории металлов.
Нобелевская премия (1906).
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.
МОДЕЛЬ ТОМСОНА НУЖДАЛАСЬ В
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ПРОВЕРКЕ.
ВАЖНО БЫЛО ПРОВЕРИТЬ,
ДЕЙСТВИТЕЛЬНО ЛИ ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЙ
ЗАРЯД РАСПРЕДЕЛЁН ПО ВСЕМУ ОБЪЁМУ
АТОМА С ПОСТОЯННОЙ ПЛОТНОСТЬЮ.
В 1911г. Эрнест Резерфорд совместно со
своими сотрудниками провёл ряд опытов по
исследованию состава и строения атомов.
РЕЗЕРФОРД (Rutherford) Эрнест (30
августа1871, Спринг Гроув, близ
Брайтуотера, Южный остров, Новая
Зеландия — 19 октября 1937, Кембридж;
похоронен в Вестминстерском аббатстве),
английский физик, уроженец Новой
Зеландии, основоположник ядерной
физики, автор планетарной модели атома,
член (в 1925-30 президент) Лондонского
Королевского общества, член всех
академий наук мира, лауреат Нобелевской
премии по химии (1908), создатель
большой научной школы.
Директор Кавендишской лаборатории (с
1919). Открыл (1899) альфа- и бета-лучи и
установил их природу. Создал (1903,
совместно с Ф. Содди) теорию
радиоактивности. Предложил (1911)
планетарную модель атома. Осуществил
(1919) первую искусственную ядерную
реакцию. Предсказал (1921) существование
нейтрона.
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.
Схема экспериментальной установки
Резерфорда.
Вся установка помещается в вакуум.
В ходе эксперимента обнаружили:
 В отсутствии фольги – на экране появлялся
светлый кружок напротив канала с
радиоактивным веществом.
 Когда на пути пучка альфа-частиц поместили
фольгу, площадь пятна на экране увеличилась.
 Помещая экран сверху и снизу установки,
Резерфорд обнаружил, что небольшое число
альфа-частиц отклонилось на углы около 900.
 Единичные частицы были отброшены назад.
1. Так как масса электронов мала,
они не могут заметно изменить
траекторию движения альфачастиц.
 2. Заметное рассеивание альфачастиц может вызвать только
положительная часть атома и
лишь в том случае, если она
сконцентрирована в очень малом
объёме.

Выводы из опыта по рассеиванию
альфа-частиц Резерфорда:
Существует атомное ядро,
т.е. тело малых размеров, в котором
сконцентрирована почти вся масса атома и весь
положительный заряд.
2. В ядре сконцентрирована почти вся масса
атома.
3. Вокруг ядра по замкнутым орбитам
вращаются отрицательные частицыэлектроны.
4. отрицательный заряд всех электронов
распределён по всему объёму атома.
 1.




На этом рисунке
показано, как
меняется
траектория полёта
альфа-частиц в
зависимости от
расстояния от ядра
атома.
Процесс прохождения
альфа-частиц сквозь атомы фольги в опыте
Резерфорда с точки зрения ядерной
модели.
Каждая вспышка вызывается ударом
альфа – частицы об экран
НЕДОСТАТОК
ПЛАНЕТАРНОЙ МОДЕЛИ АТОМА:

Нельзя объяснить факт
существования атома;
Нельзя объяснить
устойчивость атома.

Используемая литература
1.Купер Л. «Физика для всех»,
т.2,М.,1974 г.
 2.Сборник переводов «Физики
продолжают шутить», М.,1968 г.
 3.Храмов Ю.А. «Физики», М., 1983 г.
 4.CD «Энциклопедия Кирилла и
Мефодия» версия 2006 года
 5.Повзнер А.А., Валишев М.Г. Курс
общей физики. СПб.:Изд.-о:Лань,2009.
