A. Ядерная модель
Ядерная модель атома
Чем же объяснить рассеивание \(~\alpha\)-частиц? Вполне естественно предположить, что оно происходит вследствие воздействия на них частиц, из которых состоит вещество. Масса \(~\alpha\)-частиц почти в 8000 раз больше массы электрона. Значит, изменение направления движения \(~\alpha\)-частиц вызвано отнюдь не электронами, входящими в состав атомов золотой фольги, а положительно заряженными частицами атома.
Большие отклонения, очевидно, наблюдаются тогда, когда \(~\alpha\)-частица близко подходит к положительно заряженной части атома: на малых расстояниях силы отталкивания между одноименно заряженной \(~\alpha\)-частицей и частицами атома велики, и это вызывает резкое отклонение \(~\alpha\)-частиц от их первоначального направления.
Резкие отклонения наблюдались весьма редко. Поэтому Резерфорд сделал заключение, что лишь очень малая часть атома представляет препятствие для прохождения \(~\alpha\)-частиц: вероятность попадания \(~\alpha\)-частицы в малую по объему заряженную часть атома невелика.
На основе анализа этих опытов Резерфорд предложил свою модель атома — планетарную модель (подобную строению планетной системы): атом состоит из положительно заряженного ядра, в котором сосредоточена основная масса атома. Заряд ядра \(~q = Z|e|,\) где Z — порядковый номер элемента в таблице Менделеева, e — заряд электрона. Размеры ядра 10-15 — 10-14 м. Вокруг ядра по замкнутым орбитам движется Z электронов (рис. 20.2). Атом в целом нейтрален. Электроны обязательно движутся, иначе из-за кулоновских сил притяжения между ядром и электронами они упали бы на ядро и атом прекратил бы свое существование.
При всей своей убедительности планетарная модель атома оказалась внутренне противоречивой. По законам электродинамики движущийся ускоренно заряд излучает электромагнитные волны. Следовательно, атом должен непрерывно излучать электромагнитные волны. Излучение связано с уменьшением энергии электрона в поле ядра. Следствием этого должно явиться уменьшение скорости движения и частоты вращения электронов вокруг ядра. Если частота непрерывно изменяется, то спектр излучения атома должен быть сплошным. Уменьшение скорости электрона должно привести к тому, что электрон будет двигаться по спирали к ядру и в течение короткого времени упадет на него, т.е. в этой модели атом должен быть неустойчивым.
Это находится в полном противоречии с экспериментальными фактами, которые свидетельствуют о том, что:
а) атом является достаточно устойчивой системой;
б) атом излучает электромагнитные волны лишь при определенных условиях, а не непрерывно;
в) спектры излучения атомов являются линейчатыми.
Эти противоречия возникли потому, что к электронам в атомах применяли законы классической физики, а в микромире действуют свои законы, отличные от законов макромира.
Литература
Аксенович Л. А. Физика в средней школе: Теория. Задания. Тесты: Учеб. пособие для учреждений, обеспечивающих получение общ. сред, образования / Л. А. Аксенович, Н.Н.Ракина, К. С. Фарино; Под ред. К. С. Фарино. — Мн.: Адукацыя i выхаванне, 2004. — С. 575-576.
