Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика

α-частицы. В самом деле, в случае золота роль тяжелого шара

играет ядро атома золота, а роль легкого — α-частица (масса

атома золота равна 197 а. е. м., масса α-частицы — 4 а. е. м.).

Рис. 357. Соударение тяжелого ша-

ра с легким. Сплошными стрелка-

ми показаны скорости шаров а) до

удара; б) после удара; движение

тяжелого шара изменяется в ре-

зультате соударения незначитель-

но (штриховые стрелки — скоро-

сти шаров до удара)

Рис. 358. Траектории

α

-час-

расстояниях от атомного ядра

Отклонение α-частицы пропорционально действующей на нее

силе, которая тем больше, чем ближе к ядру подходит α-частица.

То обстоятельство, что некоторые α-частицы испытывают

весьма значительные отклонения, доказывает, что иногда α-час-

тица и ядро могут сблизиться до очень небольшого расстояния,

т. е. что размеры и α-частицы и ядра очень малы. Но такие

α-частицы, которые пролетают близко от ядра, встречаются ред-

ко. Большинство α-частиц пролетает на сравнительно большом

расстоянии от ядра и поэтому отклоняется слабо (рис. 358).

Используя закон Кулона и законы динамики Ньютона, Резер-

форд рассчитал зависимость ч и с л а рассеянных α-частиц от уг-

ла рассеяния. Результаты расчета прекрасно согласуются с дан-

ными измерений, проведенных с фольгами из различных мате-

риалов. Это согласие доказывает правильность ядерной модели

атома. Оно же доказывает правильность допущения, что элек-

трические силы, действующие внутри атома, подчиняются закону

Кулона (

∼ 1/r

). Но мы знаем, что закон Кулона справедлив

в том случае, когда размеры взаимодействующих зарядов малы

по сравнению с расстояниями между ними. То обстоятельство,

Гл. XXII. Строение атома

479

что закон этот соблюдается даже при очень значительном сбли-

жении центров взаимодействующих ядра и α-частицы, показы-

вает, что размеры ядер должны быть очень малы. Теоретический

расчет и сравнение его с данными опытов позволяют сделать

количественные заключения о размерах ядра и его заряде.

Оказывается, что

д и а м е т р ы я д е р

разных атомов

несколько различны (диаметр ядра тем больше, чем больше

масса атома) и составляют около 10

−

12

см. Размер ядра, таким

образом, примерно в 10 000 раз м е н ь ш е р а з м е р а а т о м а.

Вообразим на минуту, что мы проникли глазом внутрь плотной

среды — жидкости или твердого тела. Мы увидим «туман»

легких электронов, заполняющий весь объем вещества. В этом

«тумане» редко-редко расположены крошечные, но тяжелые

атомные ядра, отстоящие друг от друга на расстояниях, в десять

тысяч раз превышающих размеры самих ядер.

Заряд ядра равен +Ze, где e — элементарный заряд, а Z —

порядковый номер элемента в периодической системе Д. И. Мен-

делеева. Так как атом в целом нейтрален, то число электронов

в атоме равно Z. Таким образом, порядковый номер элемента

в таблице Менделеева имеет глубокий физический смысл: по-

рядковый номер элемента есть заряд атомного ядра в элемен-

тарных единицах заряда и в то же время число электронов

в атоме.

жүктеу/скачать 6,71 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: