Планетарная модель атома Резерфорда

Исходя из рассмотренных результатов опыта, Резерфорд пришел к выводу, что модель атома Томсона не верна.

Резерфорд предложил свою, ажурную модель атома, согласно которой атом представляет собой систему, подобную солнечной системе.

В центре находится положительно заряженное ядро, заряд которого равен , а вокруг него вращаются электронов по орбитам. При этом вся масса атома практически сосредоточена в его ядре.

Электрон должен вращаться вокруг ядра, чтобы система была устойчивой. Ядро имеет размеры, не превосходящие , а размеры атома имеют те же величины .

При попадании - частиц в фольгу, взаимодействием с ее электронами можно пренебречь, поскольку электроны имеют массу, гораздо меньшую массы - частиц.

Действительно, при взаимодействии - частицы с электронами должны бы измениться как скорость - частицы, так и скорость электрона. Посмотрим, так ли это.

На основании закона сохранения импульса запишем:

Отсюда

Соответственно, скорость - частицы после взаимодействия будет равна:

Предположим самый неблагоприятный случай . При этом

Пусть , т.е. такая же, как и у - частицы ‑ . Тогда

Но так как , то . Т.е. скорость - частицы практически не меняется.

Итак, - частица взаимодействует только с ядром атома.

Исходя из предложенной им модели атома, Резерфорд рассчитал относительное количество - частиц, рассеянных под тем или иным углом от первоначального направления. При этом он получил формулу, которая называется формулой Резерфорда:

где ‑ относительное число частиц внутри телесного угла ; заключенного в промежутке от до ; ‑ толщина фольги; ‑ число атомов в единице объема; ‑ заряд ядра; ‑ масса - частицы; ‑ скорость - частицы.

Эксперименты показали полное совпадение результатов опыта с теоретической формулой.

Казалось бы, результаты опыта подтверждают планетарное строение атома, но здесь возникает другое «но».

Электрон, вращаясь вокруг ядра по круговой орбите, обладает центростремительным ускорением. А если он обладает ускорением, то согласно законам классической электродинамики он должен излучать электромагнитные волны, т.е. терять энергии. А если он будет терять энергию, радиус его орбиты будет уменьшаться и он, в конце концов, упадет на ядро. В действительности же атом, как известно, представляет собой чрезвычайно устойчивую систему.

Дата добавления: 2014-01-11