Рассеяние Резерфорда

Рис. 8-2. Ожидаемые результаты эксперимента Резерфорда по рассеянию а-частиц, основанные на модели атома, предложенной Томсоном (а), и модели атома, к которой пришел Резерфорд (б). Согласно модели Томсона, масса атома распределена по всему его объему и отрицательно заряженные электроны однородно разбросаны внутри положительно заряженной части атома такая модель предполагает, что пучок положительно заряженных а-частиц должен претер-

Рис. 8-1. Схема экспериментальной установки Резерфорда для исследования рассеяния а-частиц очень тонкой металлической фольгой. Источником а-частиц служил радиоактивный полоний, помещенный в свинцовый блок, который защищал все окружающее от радиации и пропускал только узкий пучок а-частиц. Золотая фольга имела толщину около 6 10" см. Большая часть а-частиц проходила сквозь золотой листок без отклонения или с очень небольшими отклонениями (а). Небольшая часть а-частиц отклонялась на значительные углы (в), и отдельные частицы даже рикошетировали от фольги (с) и обнаруживались по свечению люминесцентного экрана или счетчика, находившегося с той же стороны от фольги, что и источник.

Атом давно перестал быть неделимым. После открытия естественной радиоактивности, катодных лучей и электронов были предложены первые модели строения атомов. Согласно модели первооткрывателя электрона Томсона (1904) атом представляет собой сферу положительного электричества одинаковой плотности пО всему объему диаметром порядка 0,1 нм. Электроны как бы плавают в этой сфере, нейтрализуя положительный заряд. Колебательное движение электронов возбуждает в пространстве электромагнитные волны. Экспериментальную проверку этих наглядных представлений предпринял английский физик Эрнест Резерфорд в-своих знаменитых опытах по рассеянию а-частиц (ядра атома гелия). Схема установки Резерфорда (1907) приведена на рис. 8. Радиоактивный препарат Р излучает а-частицы ( снаряды ) в виде узкого пучка, на пути движения которого ставится тонкая золотая фольга Ф. Регистрация а-частиц, прошедших через фольгу, производится микроскопом М на люминесцирующем экране Э по вспышке световых точек сцинтилляция). Если модель атома Томсона верна, а-частицы не могут пройти даже через очень тонкую фоль- [c.31]

В 1910 г. Эрнст Резерфорд (1871-1937) опроверг модель Томсона. Это произошло более или менее случайно, в ходе измерений рассеяния пучка альфа-частиц при их прохождении сквозь чрезвычайно тонкие листки золота и других тяжелых металлов. (Схема эксперимента Резерфорда показана на рис. 8-1.) Резерфорд ожидал обнаружить сравнительно небольшое отклонение альфа-частиц, какое должно быть обусловлено равномерным распределением заряда и массы атомов по большому объему (рис. 8-2.а). Но наблюдаемая картина оказалась совершенно иной и полностью непредвиденной. Вот как описывает это сам Резерфорд [c.330]

Ядерная модель атома. Одна из первых моделей строения атома была предложена английским физиком Э. Резерфордом. В опытах по рассеянию а-частиц было показано, что почти вся масса атома сосредоточена в очень малом объеме — положительно заряженном ядре. Согласно модели Резерфорда, вокруг ядра на относительно большом расстоянии непрерывно движутся электроны, причем их количество таково, что в целом атом электрически нейтрален. Позднее наличие в атоме тяжелого ядра, окруженного электронами, было подтверждено другими учеными. [c.10]

Чем отличаются модели атома, предложенные Томсоном и Резерфордом, и как рассеяние альфа-частиц позволяет судить, какая из этих моделей более правильная [c.377]

Строение атома по Бору. Планетарная модель Резерфорда, явившаяся научным обоснованием опытов по рассеянию а-частиц, противоречила факту устойчивого существования самих атомов. Дело в том, что движение электрона по орбите есть движение ускоренное. Но ускоренное движение электрона представляет собой переменный ток, который индуцирует в пространстве переменное электромагнитное поле. На создание последнего расходуется энергия электростатического взаимодействия электрона с ядром, в результате чего электрон должен двигаться по спирали (а не по замкнутой орбите) и упасть на ядро, что равносильно ликвидации атома. Расчеты показывают, что продолжительность жизни атома в таком случае должна быть порядка 10 с. В действительности же атомы — исключительно устойчивые образования. Кроме того, согласно планетарной модели энергия атома должна уменьшаться непрерывно (при движении по спирали) и атомный спектр должен быть также непрерывным. А опыт показывает, что все атомные спектры без исключения имеют дискретный (линейчатый) характер. Спектр же служит одной из важнейших характеристик вещества и отражает его внутреннее строение. Таким образом, планетарная модель противоречит также линейчатой структуре атомных спектров. Все эти факты свидетельствуют о том, что законы классической физики неприменимы для описания явлений атомного мира. [c.33]

Первые измерения размера атомного ядра были выполнены Резерфордом в экспериментах по рассеянию а-частиц. Более точные измерения осуществляются в экспериментах по рассеянию нейтронов, потому что нейтроны не отклоняются в результате электростатического отталкивания от ядер. Многочисленные эксперименты по рассеянию нейтронов показали, что радиус ядра пропорционален кубическому корню из числа содержащихся в нем нуклонов, т.е. что объем ядра пропорционален числу его нуклонов. [c.407]

Резерфорд осуществил первые ядерные превращения, бомбардируя ядра азо-та-14 альфа-частицами. Однако в его знаменитых опытах по рассеянию альфа-частиц золотой фольгой (см. разд. 2.6, ч. 1) не происходило ядерной реакции. В чем различие этих двух экспериментов Что необходимо для осуществления ядерного превращения золота при его бомбардировке альфа-частицами [c.280]

Планетарная модель. Для проверки гипотезы Томсона и более точного определения строения атома Э. Резерфорд провел серию опытов по рассеянию о-частиц тонкими металлическими пластинками — фольгой. Схема такого опыта изображена на рис. 2.1, [c.38]

ПланетАрная (или ее иногда называют ядерная) модель строения атома была предложена великим английским физиком Э. Резерфордом в результате тщательного (и многолетнего) изучения явления рассеяния а-частиц на тончайшей золотой фольге. Здесь нет необходимости приводить описание этих экспериментов, они вам хорошо известны, мы приводим здесь лишь схему опытов Резерфорда (мы хотим задать здесь только один вопрос — как вы думаете, почему Резерфорд использовал пластинки именно из золотой фольги ). [c.33]

Эта энергия рассеивается в упругих столкновениях с ядрами (рассеяние Резерфорда). Тем не менее влиянием этого эффекта можно пренебречь, поскольку он не приводит к значительным потерям начальной энергии частиц. Единственным исключением является взаимодействие с такими веществами, как металлы, где изменения в электронных слоях атомов не дают каких-либо [c.21]

Проведенные Резерфордом опыты по рассеянию альфа-частиц показали, что атом состоит из чрезвычайно плотного положительно заряженного ядра, окруженного электронами. Ядро состоит из протонов и нейтронов. Протон имеет единичный положительный заряд и массу 1,67 10 кг. Нейтрон представляет собой незаряженную частицу с массой 1,67 10- кг. [c.375]

Чем больше заряд атомного ядра, тем сильнее будет отталкиваться от него а-частица, тем чаще будут встречаться случаи сильных отклонений а-частиц, проходящих через слой металла, от первоначального направления движения. Поэтому опыты по рассеянию а-частиц дают возможность не только обнаружить существование атомного ядра, но и определить его заряд. Уже из опытов Резерфорда следовало, что заряд ядра (выраженный в единицах заряда электрона) численно равен порядковому номеру элемента в периодической системе. Это было подтверждено Г. Мозли, установившим в 1913 г. простую связь между длинами волн определенных линий рентгеновского спектра элемента и его порядковым номером, и Д. Чедвиком, с большой точностью определившим в 1920 г. заряды атомных ядер ряда элементов по рассеянию а-частиц. [c.39]

Согласно классической теории общей рассеивающей способности единственного электрона именно в ее полной форме, а не в элементарном варианте, приводящем к уравнению (71), 1 1 является функцией угла рассеяния, но не зависит от длины волны рассеиваемого излучения. Опыт и более полная теория, чем упоминавшаяся выше, показывают зависимость отношения рассеяния как от ф, так и от А.. Подобную же зависимость дает и выведенная в гл. V формула Резерфорда для отношения интенсивности — а-частиц, отклоненных на угол ф, на расстоянии Я от рассеивающего объекта к интенсивности /д падающего луча [c.463]

Электроны рассеиваются на неоднородностях электрического потенциала, создаваемого в атоме концентрированным точечным зарядом ядра Z и распределением электронной плотности р (г). Формулу углового распределения электронов, рассеянных атомом, можно получить из формулы Резерфорда кулоновского рассеяния заряженных частиц [4], имеющей вид [c.78]

Рис. 7. Рассеяние а-частиц в оиы тах Резерфорда

Для выяснения важного вопроса о том, как расположены составные части атома, Э. Резерфорд изучал рассеяние веществом потока а-частиц (положительно заряженные частицы) — одного из радиоактивных излучений. Характер отклонения а-частиц от своего пути при прохождении через вещество показывал наличие сосредоточенных положительных зарядов в его объеме. Так возникла нуклеарная модель атома, согласно которой электроны вращаются вокруг малого ядра, где сосредоточен положительный заряд. Опыты Э. Резерфорда позволили оценить заряд и радиус ядер. После этих опытов физика атома разделилась на физику ядра и физику электронов. [c.422]

Для разрешения этой проблемы Резерфорд предложил новую модель атома , в которой положительный заряд сконцентрирован в небольшом объеме в центре атома, а электроны движутся вокруг центра положительного заряда по различным орбитам, как планеты в солнечной системе. Эта модель была лучше модели Томсона, так как предполагала такое распределение положительного и отрицательного зарядов в атоме, которое соответствовало наблюдаемому рассеянию альфа-частиц. С одной стороны, электроны нельзя рассматривать как неподвижные, потому что противоположные заряды электрона и ядра вызвали бы их сближение. С другой стороны, если предположить, что электроны движутся вокруг ядра, [c.28]

Э. Резерфорда, Так, первые опыты по рассеянию а-частиц Резерфорд начал проводить еше в 1906 г. Он обратил внимание на тот факт, [c.33]

Наблюдения Резерфорда над рассеянием а-частиц в тонких слоях металлов привели этого проницательного исследователя к выводу, что атом, в сущности, весьма ажурен и состоит из малого по объему, но тяжелого положительного ядра и легких уже известных физикам частиц — электронов, вращающихся вокруг него на [c.17]

Первые экспериментальные структурные данные были получены в работах Э. Резерфорда (1871 —1937) по рассеянию а-частиц тонкими металлическими фольгами. Характер этого рассеяния мог быть объяснен только в предположении, что практически вся масса атома сосредоточена в положительно заряженном ядре. В 1911 г. Резерфорд предложил планетарную модель строения атома вокруг массивного и маленького положительно заряженного ядра (его объем составляет 10 объема атома) по некоторым орбитам вращаются электроны, нейтрализующие ядерный заряд. Из этих же опытов мог быть вычислен и заряд ядра. Так, в экспериментах с платиновой, серебряной и медной фольгами для зарядов ядер были получены значения (в единицах заряда электрона) 77,4 46,3 и 29,3 соответственно. Порядковые номера названных элементов в периодической системе 78, 47 и 29. Ясно, что заряд ядра равен атомному номеру элемента. Этой же величине должно равняться число электронов в атоме вследствие электронейтральности последнего. [c.45]

Резерфорд дал объяснения рассеяния а-частиц, предложив в 1911 г. ядерную модель строения атома. Согласно этой модели атом состоит из массивного положительно заряженного ядра, очень малого по размерам. В ядре сосредоточена почти вся масса атома. Вокруг ядра на значительном расстоянии от него вращаются электроны, образующие электронную оболочку атома. [c.40]

Периодический закон развивался вместе с химией и физикой и продолжает развиваться. Прежде всего следует отметить появление теории строения атома, которая позволила определить заряд ядра атома, ставший порядковым номером элемента в периодической таблице. Заряд ядра приближенно уже определил Э. Резерфорд по данным о рассеянии а-частиц веществом (например, металлической фольгой). Систематические определения заряда ядра (2) были осуществлены путем изучения частот рентгеновских волн, излучаемых веществом в результате воздействия на него потока электронов. В результате такой бомбардировки происходит удаление одного из электронов из внутренних оболочек атома. При переходах других электронов на эту освободившуюся оболочку возникают рентгеновские лучи. [c.313]

Ядерная модель атома была создана на основе экспериментальных данных по рассеянию а-частиц металлической фольгой (Э. Резерфорд, 1911). Однако эта модель не укладывалась в рамки классической физики, согласно законам которой вращающийся по орбите электрон должен терять энергию на электромагнитное излучение и в результате поглощаться ядром. Для устранения недостатков модели [c.74]

Однако результаты опыта Резерфорда (рис. 8) показали, что 1) для подавляющего большинства -частиц фольга прозрачна и они проходят сквозь нее, не изменяя своего первоначального направления 2) наблюдаются о-частицы, рассеянные под разными углами в 3) с увеличением угла рассеяния в число рассеянных а частиц убывает 4) ничтожная часть а-частиц (примерно 1 частица на 10000) отбрасывается в обратном направлении, т.е. в = 180 . Летящая о-части-ца, имеющая энергию несколько МэБ, может быть отброшена назад только при [c.23]

Однажды бюджет лаборатории Резерфорда оказался преждевременно исчерпанным, что, впрочем, случается и с нынешними исследователями. Говорят, что он сказал ... раз уж мы истратили все деньги, придется теперь уповать только на сообразительность , и опыты по рассеянию альфа-частиц на золотой фольге были успешно завершены. [c.63]

Почему опыты Резерфорда по рассеянию альфа-частиц при их прохождении сквозь золотую фольгу сыграли столь важную роль в развитии современных представлений о строении атома [c.66]

Правильная модель атома должна объяснять многие экспериментальные наблюдения над атомами, такие, как, например, фотоэлектрический эффект, электропроводность газов, электрическая нейтральность атомов, образование рентгеновских лучей, результаты опытов Резерфорда по рассеянию альфа-частиц. [c.68]

Молекулярные веса благородных газов также можно рассчитать из данных измерений плотности газа при низких давлениях, как это показано на рис. 6.13. При этом, однако, возникает вопрос о том, сколько атомов находится в молекуле газа. Мы уже знаем, что благородные газы одноатомны, но это было известно не всегда. После открытия благородных газов возникло затруднение, в какое место периодической системы следует их поместить (см. гл. И). К этим газам не удавалось применить закон Дюлонга н Пти, так как их нелегко сконденсировать в кристаллы с помощью методики, доступной в то время. Правда, благородные газы невозможно разложить на газы, состоящие из меньших молекул, что подтверждало догадку об их одноатом-ности, но этот довод все же не является достаточно убедительным. Более определенные сведения о порядковых номерах этих элементов могли бы дать метод рассеяния Резерфорда или рентгеновский метод Мозли, но ко времени открытия благородных газов этих методов еще не существовало. (Правда, если бы они уже были известны, в то время их все равно было бы очень сложно применить к благородным газам. Чем это объясняется Определите температуры плавления и кипения благородных газов по табл. 5.5 и постарайтесь дать ответ на этот вопрос.) [c.245]

В 1911 г. Резерфорд при исследовании рассеяния альфа-частиц тонкой металлической фольгой пришел к заключению, что атом имеет небольшое положительно заряженное ядро. Число положительных зарядов на ядре называется атомным номером число электронов, окружающих ядро в нейтральном атоме, также равно атомному номеру. [c.369]

Это — закон рассеяния Резерфорда, который был тщательно проверен на опыте. Число частиц п, попадающих на единицу площади экрана, прямо пропорционально четвертой степени косеканса угла отклонения и обратно пропорционально четвертой степени начальной скорости. Различные радиоактивные вещества испускают а-частицы с различными скоростями, так что второй из этих выводов был проверен при пснользованпи различных источников а-частиц. Остальные величины, г, Q ж Ц1, можно измерить непосредственно. Учитывая приведенные выше данные о массе М и заряде а-частицы (равном Е=- -2е), формулу Резерфорда можно исиользовать для определения заряда ядра Хе. Основное открытие, сделанное в этих опытах, состоит в том, что заряд ядра X в единицах заряда протона совпадает с атомным числом рассеивающего элемента. В табл. 1 эти числа приведены перед химическими символами элементов. Наиример, при помощи этого соотношения Чэдвик нашел для меди величину 29,3, для серебра- 46,3 и для платины— 77,4 (атомные номера этих элементов соответственно равны 29, 47 и 78). [c.197]

Метод сцинтилляций (метод Крукса [14]), освованный на том, что каждая а-частица, ударяющаяся об экран, равномерно покрытый сульфидом цинка, дает достаточно интенсивную вспышку, чтобы в темпом помещении можно было заметить невооруженным глазом. Впервые этот метод исполь- ()мался при проверке закона рассеяния Резерфорда. [c.202]

На базе п.ланетарной модели рассеяние а-частиц объясняется следующим образом. Если бы а-частица не взаимодействовала с ядром, она пролетела бы от него на некотором расстоянии П, называемом прицельным расстоянием (пунктирная прямая на рис. 9). Однако в результате одноименности зарядов ядро отталкивает -частицу, которая начинает двигаться по гиперболе, отклонившись на угол в от первоначального направления. При этом влиянием электронов на траекторию а-частицы можно пренебречь, так как масса электрона очень мала по сравнению с ядрами атома гелия. Величина угла тем болыпе, чем больше 2 и чем меньше П и кинетическая энергия летящей а-частицы. Из опытов по рассеянию а-частиц Резерфордом бьша определена величина положительного заряда ядер 2 различных химических элементов. Оказалось, что положительный заряд ядра равен приблизительно половине атомной массы рассматриваемого элемента (материал фольги). Впоследствии Чэдвик (1920) усовершенствовал опыты по рассеянию а-частиц ядрами атомов различных химических элементов. На примере атомов меди, серебра и платины он показал, что заряд ядра 2 численно равен порядковому номеру элемента в Периодической системе элементов Д.И.Менделеева. [c.24]

Согласно модели, предложенной в 1903 г. Дж. Дж. Томсоном, атом состоит из положительного заряда, равномерно распределенного по всему объему атома, и электронов, колеблющихся внутри этого заряда. Для проверки гипотезы Томсона и более точного определения внутреннего строения атома Э, Резерфорд провел серию опытов по рассеянню а-частиц тонкими металлическими пластинками. Схема такого опыта изображена на рие. 2. Источник а-излучения И помещали в свинцовый кубик К е просверлениым в нем каналом, так что удавалось получить поток а-частиц, летящих в определенном направлении. Попадая на экран Э, покрытый сульфидом цинка, а-чаетицы вызывали его свечение, причем в лупу Л можно было увидеть и подсчитать отдельные вепышки. [c.59]

Среди продуктов радиоактивного распада часто встречаются альфа-частицы, которые, как было показано, есть не что иное, как дважды ионизированные атомы гелия. Одним из способов наблюдения таких частиц служат сцинтилляции, которые вызываются частицами на флюоресцирующем экране, покрытом, например, сульфидом цинка. Если параллельный пучок альфа-частиц ударяется о флюоресцирующий экран, то на нем наблюдается изображение поперечного сечения пучка. Однако когда между источником и экраном помещают тонкую пленку, например золотую фольгу, то изображение увеличивается в размерах и становится несколько размытым. Этого и следовало ожидать ввиду того, что атомы фольги состоят из определенным образом расположенных электрически заряженных частиц, и альфа-частицы также заряжены, т. е. происходит рассеяние падающих частиц атомами фольги. При этом возникает вопрос, как данное распределение зарядов в атоме влияет на рассеяние падающих альфа-частиц. Используя свою модель атома, Томсон теоретически рассчитал, каково должно быть выражение для среднего отклонения частиц . Этот расчет вместе с вычислениями Резерфорда и опытами Гейгера показал, что для модели атома Томсона вероятность рассеяния альфа-частиц под большими углами близка к нулю. Однако Гейгер и Марсден экспериментально доказали , что приблизительно 1 из 8000 падающих на золотую фольгу альфа-частиц отклоняется на угол, больший 90°. Это не соответствовало модели Томсона, которая предполагала отклонения только на малые углы. [c.28]

К числу наиболее важных моделей следует отнести планетарную модель атома, предложенную Резерфордом (1911). Им было обнаружено, что при прохождении пучка а-частиц сквозь тонкие слои образцов чистых металлов происходит лишь небольшое их рассеяние, только малая доля а-частиц отклоняется на угол рассеяния более 90°. Причем примерно 1 частица из 10 000 отражалась в обратном направлении, Для объяснения результатов опытов Резерфорд предложил планетарную модель строения атома, сходную со строением солнечной системы. В центре атома находится положительно заряженное ядро, размеры которого (10 см) очень малы по сравнению с размерами атома (10 см), а масса ядра почти равна массе атома. Вокруг ядра движутся электроны, число которых в нейтральных атомах равно величине заркда ядра. Вскоре было показано, что положительный заряд, выраженный в единицах элементарного заряда, равен порядковому номеру элемента в периодической системе. Численные значения заряда ядра были найдены Мозли (1913) на основе изучения рентгеновских спектров и Чедвиком (1920) из данных -по рассеянию а-частиц. [c.43]

Так как атомы электронейтральны, то, следовательно, в них должны содержаться и какие-то частицы, заряженные положительно. При изучении внутреннего строения атомов очень важное значение имели опыты по рассеянию а-частиц при прохождении их в газе и через металлическую фольгу (а-частицы заряжены положительно). В камере Вильсона наблюдаются прямолинейные пути а-частиц в газе. Следовательно, а-частица проходит сквозь атомы. Однако она, хотя и редко, но резко отклоняется от прямолинейного пути, что указывает на столкновение ее с положительно заряженной частицей. Эти наблюдения привели к выводу, что атом состоит из положительно заряженного ядра весьма малого объема (г = = Ю- з см), в котором сосредоточена почти вся масса атома, и электронов, находящихся на значительном расстоянии от ядра. На основании обобщения экспериментальных данных, Резерфорд в 1911 г. предложил планетарную модель атома, согласно которой атом в целом дейтраден. а положительно заряженное ядро его окружено эле1 омм п ичем ч заряду ядра (порядковому [c.15]

Результаты экспериментальных исследований по рассеянию гелио-нов (альфа-частиц) золотой фольгой показывают, по мнению Резерфорда и его сотрудников (разд. 3.4), что взаимодействие гелиона и более тяжелого ядра происходит без отклонения от кулоновского отталкивания на расстояниях, превышаюш,их примерно 10 фм. Другие эксперименты привели к довольно точным значениям размеров ядер и позволили определить функцию распределения вероятности нуклонов внутри ядер. Исследование рассеяния электронов высокой энергии, проводившееся, в частности, американским физиком Робертом Хофстадтером (род. в 1915 г.) и его сотрудниками, привело к результатам, аналогичным тем, которые показаны на рис. 20.13. Установлено, что ядерная плотность постоянна и равна приблизительно 0,17 нуклона на 1 фм в центральной части каждого ядра (за исключением самых легких) затем она падает до нуля при изменении радиуса на 2 фм (от плотности, составляющей 90% максимального значения, до плотности, составляющей 10%). Радиус ядра (измеренный до плотности, составляющей [c.623]

Резервирование производства 3/322 Резервная набивка 3/998 Резервные гальванические элементы 1/973 5/489 Резерпин 4/439, 269, 694, 695 1/552, 1119, 1120 2/459 3/398, 399 Резерпниовая кислота 4/439 Резерфорд(а) единица радиоактивности 4/317 модель атома 3/955 спектроскопия рассеяния 2/507, [c.700]

Рассеяние электронов делится на два типа упругое и неупругое рассеяние, что иллюстрируется на рис. 3.1. Если имеет место упругое рассеяние, то изменяется направление вектора скорости электрона V, а ее величина у1 остается фактически постоянной, так что кинетическая энергия E = 2meV , где — масса электрона, не меняется. От электрона пучка передается образцу лишь энергия менее 1 эВ, которая пренебрежимо мала по сравнению с его первоначальной энергией, которая обычно составляет 10 кэВ или более. Электрон отклоняется от направления падения на угол фу, где индекс у означает упругое . Угол сру может принимать значения в пределах от О вплоть до 180 , но его типичное значение составляет по порядку величины 5°. Упругое рассеяние происходит в результате столкновений электронов высокой энергии с ядрами атомов, частично экранированных связанными электронами. Сечение упругого рассеяния описывается с помощью модели Резерфорда [10] [c.23]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология