Презентация к занятию по теме "Опыты Резерфорда"

Акатова Г.С., преподаватель Г(О)Б ПОУ «Задонский политехнический техникум»

Атомная и ядерная физика

раздел физики, изучающий строение атома и атомного ядра и процессы, связанные с ними

Явления, подтверждающие сложное строение атома

Явление электролиза (Фарадей, 1833г)
Электромагнитная теория света (Максвелл)
Рентгеновские лучи (1895)
Явление радиоактивности (Беккерель, 1896г)
Катодные лучи – электроны (Дж. Томсон, 1897г)
Линейчатые спектры
Фотоэффект
Опыты Резерфорда по зондированию вещества

Сквозь даль вековV век до нашей эры

Основные положения теории Демокрита таковы:

Из ничего не происходит ничего. Ничто существующее не может быть разрушено. Все изменения происходят благодаря соединению и разложению частей.
Ничто не совершается случайно, но все совершается по какому-нибудь основанию и с необходимостью.
Не существует ничего, кроме атомов и чистого пространства, все другое только воззрение.
Атомы бесконечны по числу и бесконечно разнообразны по форме.

XVII-IXX век

Разработанная Ломоносовым теория теплоты непосредственно вытекала из сформулированной им теории атомно-молекулярного строения вещества. Он выдвинул оригинальную гипотезу о том, что все свойства тел зависят исключительно от свойств и движения элементарных частиц («элементов» и «корпускул»), которые составляют эти тела.

ЛОМОНОСОВ МИХАИЛ ВАСИЛЬЕВИЧ (1711 – 1765)

БОЙЛЬ РОБЕРТ
(1627 – 1691)

В 1661 году англичанин Роберт Бойль написал о том, что при обычных химических превращениях атомы различных веществ остаются неизменными, но, однако, когда-нибудь будет найден «сильный и тонкий агент», с помощью которого удастся разбить атомы на составные части и превратить одни атомы в другие.

Первая формулировка периодического закона: «Элементы, расположенные по величине их атомного веса, представляют явственную периодичность их свойств».

Демокрит
существует предел деления атома

Аристотель
Делимость вещества бесконечна

1626г, Париж
Учение об атоме запрещено по страхом смерти

Первая модель атома

— модель Томсона (1903 г.). Положительно заряженный шар, внутри которого находятся электроны («пудинг с изюмом»).
Суммарный положительный заряд = суммарному отрицательному заряду (атом в целом нейтрален).

Недостатки модели атома Томсона

Она не могла объяснить излучения большого числа спектральных линий


Не давала возможность понять, чем определяются размеры атомов.
Оказалась в полном противоречии с опытами Резерфорда

Томсон, пытаясь согласовать эту модель с данными спектроскопии и периодическим законом Менделеева, распределял электроны по концентрическим кольцам, приписав каждому из электронов собственную частоту колебаний, совпадающую с одной из частот спектра излучения атома

Планетарная модель

В первом эксперименте по изучению внутренней структуры атома, осуществленном
в 1910—1911 гг. английским физиком
Э. Резерфордом и его студентами
Э. Марсденом и X. Гейгером, золотая фольга облучалась α-частицами, пролетающими через щели в свинцовых экранах со скоростью 10 7 м/с

Опыт Резерфорда с α-частицами

Фотографии люминесцирующего экрана при отсутствии золотой фольги в потоке α-частиц и при её внесении в поток.
Каждая вспышка вызывается ударом
α-частицы об экран.

Опыт Резерфорда (1906 г.)

Резерфорд «бомбардировал» α-частицами золотую фольгу и наблюдал за свечением экрана.

АЛЬФА-ЧАСТИЦА (α-частица)- ядро атома гелия

Содержит два протона и два нейтрона. Испусканием
α-частиц сопровождается одно из радиоактивных превращений (альфа-распад ядер) некоторых химических элементов.

При попадании α-частицы на экран возникает свечение люминесцентного слоя.

Наблюдения из опыта

большинство α -частиц пролетает сквозь фольгу не отклоняясь
небольшое количество α -частиц отклоняется на небольшие углы
есть α-частицы, отклоняющиеся на углы более 90°

Атом имеет положительное заряженное ядро, размеры которого малы по сравнению с размерами самого атома
В ядре сконцентрирована почти вся масса атома
Отрицательный заряд электронов распределен по всему объему атома

Модель Томсона

Модель Резерфорда

Отличие атомных систем от планетных

Планеты притягиваются к Солнцу силами всемирного тяготения.
Электроны притягиваются к ядру кулоновскими силами.
Силы гравитационного притяжения между электронами и ядром ничтожно малы по сравнению с электромагнитными

+

Строение атома

Строение Солнечной системы

2) Вследствие непрерывной потери Е электрона, атом должен излучать непрерывный спектр, но атом излучает линейчатый спектр.

3) Атом излучает свет не все время, а лишь при определенных условиях (прохождение тока в газах, нагревание до высокой температуры),т.е. при сообщении ему энергии.

Вывод

Эти противоречия объясняются невозможностью применения к электронам в атомах законов классической физики.

Это интересно

Если бы все электроны тела человека прижились к ядрам так ,чтобы внутри атомной пустоты в теле не осталось, то человек превратился бы в пылинку, едва различимую с помощью лупы.

Это интересно

Резерфорд был первым человеком, которому открылась тайна строения атома: «Только что заново прочел некоторые из моих ранних работ и, представьте, когда закончил, сказал самому себе: «Резерфорд, мой мальчик, а ты, оказывается, был чертовски умным малым»