Опыт Резерфорда. Ядерная модель атома
Первая попытка создания модели атома
на основе накопленных экспериментальных данных принадлежит Дж. Томсону (1903 г.).
Он считал, что атом представляет собой электронейтральную систему шарообразной
формы радиусом примерно равным 10–10 м. Положительный заряд атома равномерно
распределен по всему объему шара, а отрицательно заряженные электроны находятся
внутри него (рис.). Для объяснения линейчатых спектров испускания атомов Томсон
пытался определить расположение электронов в атоме и рассчитать частоты их колебаний
около положений равновесия. Однако эти попытки не увенчались успехом. Через несколько
лет в опытах великого английского физика Э. Резерфорда было доказано, что
модель Томсона неверна.
Первые прямые эксперименты по исследованию
внутренней структуры атомов были выполнены Э. Резерфордом и его сотрудниками
Э. Марсденом и Х. Гейгером в 1909–1911 годах. Резерфорд предложил применить
зондирование атома с помощью α-частиц, которые возникают при радиоактивном
распаде радия и некоторых других элементов. Масса α-частиц приблизительно
в 7300 раз больше массы электрона, а положительный заряд равен удвоенному элементарному
заряду. В своих опытах Резерфорд использовал α-частицы с кинетической энергией
около 5 МэВ (скорость таких частиц очень велика – порядка 107 м/с, но
она все же значительно меньше скорости света). α-частицы – это полностью
ионизированные атомы гелия. Они были открыты Резерфордом в 1899 году при
изучении almera n15
Рисунок 1.2.
Схема опыта Резерфорда по рассеянию α-частиц. K – свинцовый контейнер с радиоактивным веществом, Э – экран, покрытый сернистым цинком, Ф – золотая фольга, M – микроскоп.
Этими частицами Резерфорд бомбардировал атомы тяжелых элементов (золото, серебро, медь и др.). Электроны, входящие в состав атомов, вследствие малой массы не могут заметно изменить траекторию α-частицы. Рассеяние, то есть изменение направления движения α-частиц, может вызвать только тяжелая положительно заряженная часть атома.