Вход

Опыт Резерфорда

Контрольная работа по физике
Дата добавления: 27 апреля 2002
Язык контрольной: Русский
Word, rtf, 1.8 Мб
Контрольную можно скачать бесплатно
Скачать
Данная работа не подходит - план Б:
Создаете заказ
Выбираете исполнителя
Готовый результат
Исполнители предлагают свои условия
Автор работает
Заказать
Не подходит данная работа?
Вы можете заказать написание любой учебной работы на любую тему.
Заказать новую работу
Опыт Резерфорда. РЕЗЕРФОРД Эрнст (1871-1937), английский физик , один из создателей учения о радиоактивности и строении атома , основатель научной школы , иностранный член-корреспондент РАН (1922) и почетный член АН СССР (1925). Директор Кавендишской лаб оратории (с 1919). Открыл (1899) альфа - и бета-лучи и установил их природу . Создал (1903, совместно с Ф . Содди ) теорию радиоактивности . Предложил (1911) планетарную модель атома . Осуществил (1919) первую искусственную ядерную реакцию . Предсказал (1921) су щ ествование нейтрона . Нобелевская премия (1908). Опыт Резерфорда (1906 г .) по рассеянию быстрых заряженных частиц при прохождении через тонкие слои вещества позволили исследовать внутреннюю структуру атомов . В этих опытах для зондирования атомов использов ались б – частица – полностью ионизированные атомы гелия , - возникающие при радиоактивном распаде радия и некоторых других элементов . Этими частицами Резерфорд бомбардировал атомы тяжелых металлов. Резерфорду было известно , что атомы состоят из легких отр ицательно заряженных частиц – электронов и тяжелой положительно заряженной частицы . Основная цель опытов – выяснить , как распределен положительный заряд внутри атома . Рассеяние б – частиц (то есть изменение направления движения ) может вызвать только положи тельно заряженная часть атома . Опыты показали , что некоторая часть б – частиц рассеивается на большие углы , близки к 180 ˚ , то есть отбрасывается назад . Это возможно только в том случае , если положительный заряд атома сосредоточен в очень малой центрально й части атома – атомном ядре . В ядре сосредоточена также почти вся масса атома. Оказалось , что ядра различных атомов имеют диаметры порядка 10 -14 – 10 -15 см , в то время как размер самого атома ≈ 10 -8 см , то есть в 10 4 – 10 5 раз превышает размер ядра. Таки м образом , атом оказался “пустым”. На основании опытов по рассеянию б – частиц на ядрах атомов Резерфорд пришел к планетарной модели атома . Согласно этой модели атом состоит из небольшого положительно заряженного ядра и обращающихся вокруг него электронов. С точки зрения классической физики такой атом должен быть неустойчив , так как электроны движущиеся по орбитам с ускорением , должны непрерывно излучать электромагнитную энергию. Дальнейшее развитие представлений о строении атомов было сделано Н . Бором ( 1913 г .) на основе квантовых представлений. Лабораторная работа. Данный опыт возможно провести при помощи специального прибора , чертеж которого изображен на рисунке 1. Этот прибор представляет собой свинцовую коробочку с полным вакуумом внутри её и микроскопом . Рассеяние (изменение направления движения ) б – частиц может вызвать только положительно заряженная часть атома . Таким образом , по рассеянию б – частиц можно определить характер распределения положительного заряда и массы внутри атома . Схема опытов Резерфорда показана на рисунке 1. Испускаемый радиоактивным пучок б – частиц выделялся диафрагмой и после этого падал на тонкую фольгу из исследуем ого материала (в данном случае это золото ). После рассеяния б – частицы попадали на экран , покрытый сернистым цинком . Столкновение каждой частицы с экраном сопровождалось вспышкой света (сцинтилляцией ), которую можно было наблюдать в микроскоп . При хорош ем вакууме внутри прибора в отсутствие фольги на экране возникала полоска света , состоящая из сцинтилляций , вызванных тонким пучком б – частиц . Но когда на пути пучка помещалась фольга , б – частицы из-за рассеяния распределялись на большей площади экрана. В нашем опыте нужно исследовать б – частицу , которая направлена на ядро золота при составлении угла 180° (рис . 2) и проследить за реакцией б – частицы , т.е . на какое минимальное расстояние б – частица приблизится к ядру золота (рис . 3). Рис . 2 Рис .3 Дано : V 0 =1,6*10 7 м / с – начальная скорость d = 10 -13 = 180° r min =? Вопрс : Какое минимальное расстояние r min между б – частицей и ядром удастся реализовать в данном эксперименте ? (Рис . 4) Рис .4 Решение : В нашем эксперименте б – частица представлена как атом m нейтр кг Z =2 – протонов N = Au – Z = 4 – 2 = 2 нейтрона m p = кг Z =79 – число протонов N = Au – Z = 196 – 79 =117 (нейтронов ) кг кг Кл 2 / H ∙'95 м 2 – электрическая постоянная m 2 =6,6 ∙'95 10 -27 кг Z He ∙'95 2 ∙'95 — заряд ядра ( He ) Z Au ∙'95 — заряд ядра ( Au ) — заряд б -частицы равен 2 элементарным. Ответ : r min =4,3· 10 -14 м Вывод : При эт ом опыте удалось выяснить , что a -частица смогла приблизится к ядру атома на минимальное расстояние , которое составило r min =4,3· 10 -14 м и возвратится обратно , по той же траектории по которой она начинала движение . Когда этот же опыт Резерфорд проделал в первые , при таком расположении a -частицы по отношению к углу составляющему 180° он удивленно сказал : “Это почти столь же невероятно , как если бы вы выстрелили 15-дюймовым снарядом в кусок тонкой бумаги , а снаряд возвратился бы к вам и нанес вам удар”. И в правду , это не вероятно , дело в том , что проводя этот опыт на меньших углах , то а - частица обязательно отскочит в сторону , подобно тому как камушек несколько десятков граммов при столкновении с автомобилем не в состоянии заметно изменить его скорость ( рис . 5). Так как их масса примерно в 8000 раз больше массы электрона , а положительный заряд равен по модулю удвоенному заряду электрона . Это не что иное , как полностью ионизированные атомы гелия . Скорость б – частиц очень велика : она составляет 1 / 15 скорос ти света . Следовательно , электроны вследствие своей малой массы не могут заметно изменить траекторию б – частицы . Рис . 5
© Рефератбанк, 2002 - 2017