Опыты Беккереля. Опыты Резерфорда. Планетарная модель атома

Август 9, 2022

Главная
Физика
Опыты Беккереля. Опыты Резерфорда. Планетарная модель атома

Содержание

2. Строение вещества "Молекулярно-кинетическая теория: все тела состоят из атомов и молекул - маленьких частиц, которые находятся
3. Краткая история Молекула - мельчайшая частица сложного вещест-ва, атом - мельчайшая частица простого вещества - химического
4. Краткая история Окись урана золотистого цвета находили в рудниках две тысячи лет назад. Ее использовали как
5. Флуоресценция соединений урана Урансодержащий минерал отенит (водный уранил-ванадат кальция). Слева - при дневном свете, Справа -
6. Опыты А.Беккереля Фотопластинка Беккереля, засвеченная солями урана. Светлая тень в нижней части фото - от мальтийского
8. Опыты Э.Резерфорда Э.Резерфорд (Rutherford E.) в результате большого количества экспериментов (1906 - 1920 гг, нобелевская премия
9. Опыты Э.Резерфорда Схема опытов Резерфорда (Rutherford E.) 1- свинцовый контейнер, 2- источник альфа-частиц, 3- пучок альфа-частиц,
10. Вид установки Резерфорда
11. Рассеяние частиц атомными ядрами. О - центр рассеяния (ядро атома). Детектор с площа-дью рабочей поверхности dS
12. Количество частиц dN, летящих внутри телесного уг-ла dΩ, и зарегистрированных детектором за еди-ницу времени, равно: dN
13. Из формулы (2.1) находим эффективное сечение: (2.2) Разделив обе части формулы (2.2) на dΩ, находим характеристику,
14. Иногда удобно обозначить через I поток расходя-щихся от мишени частиц, отнесенный к одному атому мишени: Тогда
15. Параметры n1, v1, n2, V могут быть заданы экспери-ментатором, а эффективное сечение dσ, диффе-ренциальное эффективное сечение
16. Вернемся к опытам Резерфорда, и изобразим траек-торию какой-либо из альфа-частиц, пролетающей мимо ядра атома мишени, находящегося
17. Для этого процесса (упругого рассеяния альфа-час-тиц на ядрах атомов) Э.Резерфорд получил фор-мулу, носящую его имя (формула
18. Главный результат опытов Резерфорда. Внутри атома имеется положительно заряженное яд-ро с зарядом +Ze, в котором сосредоточена
19. Отсюда следует, что модель атома Томсона (левый рисунок) в которой положительный заряд, подобно мякоти пудинга, распределен
20. Другой важнейший результат опытов по рассеянию альфа-частиц был получен позднее, в 1920 году одним из сотрудников
22. Скачать презентацию

Слайд 2

Строение вещества
"Молекулярно-кинетическая теория: все тела состоят из атомов и молекул -

маленьких частиц, которые находятся в беспрерывном движении, притягиваются на небольшом расстоянии, но отталкиваются, если одно из них плотнее прижать к другому" - в одной этой фразе содержится огромное количес-тво информации о мире, стоит лишь прило-жить к ней немного воображения и чуть со-ображения" (Р.Фейнман)

Слайд 3

Краткая история
Молекула - мельчайшая частица сложного вещест-ва, атом - мельчайшая частица

простого вещества - химического элемента. В начале XIX века было известно 50 атомов, сейчас (вместе с созданными искусственно) - 118.
До середины XIX века никаких сведений о строении атомов в физике не было (слово "атом" - букваль-но означает "неделимый"). Первые сведения о сложной структуре атомов появились в конце XIX века. В 1895 году - Рентген открыл излучение, наз-ванное его именем (нобелевская премия 1901г). В 1896 году А.Беккерель открыл радиоактивность урана (нобелевская премия 1903г). В 1897 году Дж.Дж.Томсон открыл электрон и предложил пер-вую модель атома (нобелевская премия 1906г).

Слайд 4

Краткая история
Окись урана золотистого цвета находили в рудниках две тысячи лет

назад. Ее использовали как краску для узоров на глиняных вазах, а позже стали до-бавлять в расплав при варке цветного стекла. В 1804 году немецкий химик А.Гелен заметил, что раствор хлорида урана на свету флуоресцирует: меняет ярко-желтый цвет на зеленый. В 1841 году французский химик Э.М.Пелиго получил чистый уран: тяжелый серебристо-серый металл.
В 1896 году А.Беккерель обнаружил, что фотоплас-тинка, завернутая в черную бумагу, защищающую от любых видимых лучей, находясь рядом с соля-ми урана, засвечивается каким-то невидимым из-лучением, которое не зависит от температуры и вызывает ионизацию воздуха так же, как лучи Рентгена.

Слайд 5

Флуоресценция соединений урана
Урансодержащий минерал отенит
(водный уранил-ванадат кальция).
Слева - при дневном свете,
Справа

- флуоресцирует при облучении ультрафиолетом.

Слайд 6

Опыты А.Беккереля
Фотопластинка Беккереля, засвеченная солями урана. Светлая тень в нижней части

фото - от мальтийского креста, расположенного между солью урана и фотопластинкой

Слайд 7

Слайд 8

Опыты Э.Резерфорда
Э.Резерфорд (Rutherford E.) в результате большого количества экспериментов (1906 -

1920 гг, нобелевская премия 1908г) установил, что любой атом состоит из ядра и окружающих его электронов.
Основные результаты были получены к 1911 году. Этот год (условно) можно считать го-дом рождения атомной и ядерной физики.

Слайд 9

Опыты Э.Резерфорда
Схема опытов Резерфорда (Rutherford E.)
1- свинцовый контейнер, 2- источник альфа-частиц,

3- пучок альфа-частиц, 4- тонкая металлическая фольга, 5- сцинтиллятор, 6- микроскоп, 7- глаз наблюдателя.

Слайд 10

Вид установки Резерфорда

Слайд 11

Рассеяние частиц атомными ядрами.
О - центр рассеяния (ядро атома). Детектор с

площа-дью рабочей поверхности dS регистрирует части-цы, рассеянные под углом θ - (угол рассеяния), и летящие внутри телесного угла dΩ.

Слайд 12

Количество частиц dN, летящих внутри телесного уг-ла dΩ, и зарегистрированных детектором

за еди-ницу времени, равно:
dN = dσ·n1·v1·n2·V , (2.1)
где n1 - плотность частиц в налетающем пучке, v1 - их скорость, n2 - число ядер в единице объема мише-ни, V - рабочий объем мишени, равный произведе-нию площади поперечного сечения пучка на тол-щину мишени, если частицы пролетают сквозь ми-шень (в этом случае мишень называется "тонкая"). Если частицы останавливаются внутри мишени, то площадь поперечного сечения пучка надо умно-жить на глубину проникновения частиц, в этом слу-чае мишень называется "толстая". Коэффициент dσ называется "эффективным сечением".

Слайд 13

Из формулы (2.1) находим эффективное сечение:
(2.2)
Разделив обе части формулы (2.2) на

dΩ, находим характеристику, которая называется "дифферен-циальное эффективное сечение":
(2.3)
Проинтегрировав (2.2) или (2.3) по всему телесному углу Ω, получаем величину, которая называется "полное сечение":
(2.4)

Слайд 14

Иногда удобно обозначить через I поток расходя-щихся от мишени частиц, отнесенный

к одному атому мишени:
Тогда полное сечение можно записать в виде:
Полное сечение можно наглядно интерпретировать как площадку, попадая в пределы которой, налета-ющая частица производит интересующую нас ре-акцию. В атомной и ядерной физике за единицу сечения принят 1 барн:
1 барн = 10-24 см2 = 10-28 м2.

Слайд 15

Параметры n1, v1, n2, V могут быть заданы экспери-ментатором, а эффективное

сечение dσ, диффе-ренциальное эффективное сечение dσ/dΩ и полное сечение σ определяются характером взаимодейст-вия частиц с ядром, т.е. несут информацию о фи-зических законах этого взаимодействия. Поэтому именно определение этих величин является глав-ной целью экспериментов по рассеянию частиц на атомных ядрах или на других элементарных части-цах.
В экспериментах задают параметры n1, v1, n2, V, изме-ряют dN, dN/dΩ, и ΔN, а далее по формулам (2.2), (2.3), (2.4) вычисляют эффективное, дифференци-альное и полное сечения изучаемого взаимодейст-вия.

Слайд 16

Вернемся к опытам Резерфорда, и изобразим траек-торию какой-либо из альфа-частиц, пролетающей

мимо ядра атома мишени, находящегося в точке О (рассеяние Резерфорда)

Слайд 17

Для этого процесса (упругого рассеяния альфа-час-тиц на ядрах атомов) Э.Резерфорд получил

фор-мулу, носящую его имя (формула Резерфорда):
(2.5)
Обозначения: m, v - масса и скорость налетающей частицы, q1 и q2 - электрические заряды налетаю-щей частицы и ядра соответственно. Для альфа-частицы q1 = 2e, для ядра q2 = Ze, e - элементарный электрический заряд, по абсолютной величине равный заряду электрона; Z - число протонов в яд-ре атома мишени, ε0 - электрическая постоянная.
Вывод этой формулы - в следующей презентации.

Слайд 18

Главный результат опытов Резерфорда.
Внутри атома имеется положительно заряженное яд-ро с

зарядом +Ze, в котором сосредоточена поч-ти вся масса атома; размер ядра ~ 10-14 м. Этот важнейший вывод был сделан на основании то-го, что измеренное в экспериментах эффектив-ное сечение, т.е. угловое распределение рассе-янных альфа-частиц, совпадает с результатами вычислений по формуле Резерфорда (2.5).
Т.е. атом построен приблизительно так, как построе-на солнечная система: в центре, как Солнце, на-ходится положительно заряженное ядро, вокруг которого как планеты движутся отрицательно за-ряженные электроны (планетарная, или ядерная модель).

Слайд 19

Отсюда следует, что модель атома Томсона (левый рисунок) в которой положительный

заряд, подобно мякоти пудинга, распределен по всему объему атома, а электроны, как изюминки, находятся внут-ри этой мякоти, неверна. Справа схематически изображена ядерная модель.

Слайд 20

Другой важнейший результат опытов по рассеянию альфа-частиц был получен позднее, в

1920 году одним из сотрудников Резерфорда Чедвиком (Chadwick J., нобелевская премия 1935г).
Этот результат заключается в том, что число Z (его часто называют зарядовым числом), измеряю-щее заряд ядра в единицах e, т.е. равное числу протонов в ядре, совпадает с порядковым номе-ром элемента в таблице Менделеева.
Опыты Резерфорда и выводы, сделан-ные на их основе – отправной пункт современной физики атома, основа дальнейших ее успехов.

Опыты Беккереля. Опыты Резерфорда. Планетарная модель атома

Содержание

Строение вещества"Молекулярно-кинетическая теория: все тела состоят из атомов и молекул -

Краткая историяМолекула - мельчайшая частица сложного вещест-ва, атом - мельчайшая частица

Краткая историяОкись урана золотистого цвета находили в рудниках две тысячи лет

Флуоресценция соединений уранаУрансодержащий минерал отенит(водный уранил-ванадат кальция).Слева - при дневном свете,Справа

Опыты А.БеккереляФотопластинка Беккереля, засвеченная солями урана. Светлая тень в нижней части

Опыты Э.РезерфордаЭ.Резерфорд (Rutherford E.) в результате большого количества экспериментов (1906 -

Опыты Э.РезерфордаСхема опытов Резерфорда (Rutherford E.)1- свинцовый контейнер, 2- источник альфа-частиц,