досвід Резерфорда

Резерфорд Ернст (1871-1937), англійський фізик, один з творців вчення про радіоактивність і будову атома, засновник наукової школи, іноземний член-кореспондент РАН (1922) і почесний член АН СРСР (1925). Директор Кавендішської лабораторії (з 1919). Відкрив (1899) альфа- і бета-промені і встановив їх природу. Створив (1903, спільно з Ф. Содді) теорію радіоактивності. Запропонував (1911) планетарну модель атома. Здійснив (1919) першу штучну ядерну реакцію. Передбачив (1921) існування нейтрона. Нобелівська премія (1908).

Досвід Резерфорда (1906 г.) з розсіювання швидких заряджених частинок при проходженні через тонкі шари речовини дозволили досліджувати внутрішню структуру атомів. У цих дослідах для зондування атомів використовувалися # 945; - частка - повністю іонізовані атоми гелію, - що виникають при радіоактивному розпаді радію і деяких інших елементів. Цими частками Резерфорд бомбардував атоми важких металів.

Резерфорда було відомо, що атоми складаються з легких негативно заряджених частинок - електронів і важкої позитивно зарядженої частинки. Основна мета дослідів - з'ясувати, як розподілений позитивний заряд всередині атома. розсіювання # 945; - частинок (тобто зміна напрямку руху) може викликати тільки позитивно заряджена частина атома.

Досліди показали, що деяка частина # 945; - частинок розсіюється на великі кути, близькі до 180 # 730 ;, тобто відкидається назад. Це можливо тільки в тому випадку, якщо позитивний заряд атома зосереджений у дуже малій центральній частині атома - атомному ядрі. У ядрі зосереджена також майже вся маса атома.

Виявилося, що ядра різних атомів мають діаметри порядку 10 -14 - 10 -15 см, в той час як розмір самого атома ≈10 -8 см, тобто в 10 4 - 10 5 разів перевищує розмір ядра.

Таким чином, атом виявився «порожнім».

На підставі дослідів з розсіювання # 945; - частинок на ядрах атомів Резерфорд прийшов до планетарної моделі атома. Відповідно до цієї моделі атом складається з невеликого позитивно зарядженого ядра і що обертаються навколо нього електронів.

З точки зору класичної фізики такий атом повинен бути нестійкий, так як електрони рухаються по орбітах з прискоренням, повинні безупинно випромінювати електромагнітну енергію.

Подальший розвиток уявлень про будову атомів було зроблено Н. Бором (1913 р) на основі квантових уявлень.

Даний досвід можливо провести за допомогою спеціального приладу, креслення якого зображено на малюнку 1. Цей прилад являє собою свинцеву коробочку з повним вакуумом всередині її і мікроскопом.

Розсіювання (зміна напрямку руху) # 945; - частинок може викликати тільки позитивно заряджена частина атома. Таким чином, з розсіювання # 945; - частинок можна визначити характер розподілу позитивного заряду і маси всередині атома. Схема дослідів Резерфорда показана на малюнку 1. Випускається радіоактивним препаратом пучок # 945; - частинок виділявся діафрагмою і після цього падав на тонку фольгу з досліджуваного матеріалу (в даному випадку це золото). після розсіювання # 945; - частинки потрапляли на екран, покритий сірчистим цинком. Зіткнення кожної частки з екраном супроводжувалося спалахом світла (сцинтиляції), яку можна було спостерігати в мікроскоп.

При хорошому вакуумі всередині приладу під час відсутності фольги на екрані виникала смужка світла, що складається з сцинтилляций, викликаних тонким пучком # 945; - частинок. Але коли на шляху пучка містилася фольга, # 945; - частинки через розсіювання розподілялося на більшій площі екрану.

У нашому досвіді потрібно дослідити # 945; - частку, яка спрямована на ядро ​​золота при складанні кута 180 ° (рис. 2) і простежити за реакцією # 945; - частки, тобто на яку мінімальну відстань # 945; - частка наблизиться до ядра золота (рис. 3).