Строение атома

Слайд 1. Строение атома: от «пудинга» до ядра

Опыты Резерфорда и революция в физике микромира

Слайд 2. Модель «Пудинг с изюмом»

В начале XX века Дж. Дж. Томсон предложил первую модель атома. Он представлял его как положительно заряженную сферу, внутри которой «плавают» отрицательные электроны. Эта модель объясняла электрическую нейтральность, но не могла объяснить движение частиц внутри атома.

Слайд 3. Схема опыта Резерфорда

Эрнест Резерфорд решил проверить модель Томсона, «обстреливая» тонкую золотую фольгу потоком положительно заряженных $\alpha$-частиц. Он ожидал, что частицы пройдут сквозь «рыхлый» атом почти без отклонений.

Слайд 4. Невероятные результаты

Большинство частиц прошли сквозь фольгу прямо.

Некоторые отклонились на углы более $90^{\circ }$.

Примерно 1 из 8000 частиц отскочила назад!

Резерфорд сравнил это с тем, как если бы пушечное ядро отскочило от листа бумаги.

Слайд 5. Планетарная модель атома

Находится в центре, имеет крошечный размер, но содержит $99,9\%$ массы и весь положительный заряд атома.

Вращаются вокруг ядра по круговым орбитам под действием кулоновских сил притяжения.

Слайд 6. Сравнение размеров

Если увеличить атом до размеров стадиона «Лужники», то ядро будет выглядеть как маленькая горошина в центре поля. Атом — это почти полная пустота, пронизанная электрическими полями.

Слайд 7. Трудности классической модели

Согласно классической физике, электрон должен падать на ядро:

1. Движение по орбите — это движение с ускорением.

2. Ускоренный заряд обязан излучать электромагнитную энергию.

3. Теряя энергию, электрон должен по спирали упасть на ядро за $10^{-10}$ с.

Но атомы стабильны. Физика требовала новых идей.

Слайд 8. Практическое значение

Открытие ядра позволило человечеству овладеть энергией атома. Сегодня эти знания используются в ядерной медицине для лечения опухолей, в атомной энергетике и при создании сверхчистых материалов для микроэлектроники.

Слайд 9. Вопросы для обсуждения

Почему Резерфорд использовал именно золото, а не алюминий или железо?

Что произошло бы, если бы ядро атома имело отрицательный заряд?

Почему мы не проваливаемся сквозь пол, если атомы состоят из пустоты?

Как можно было увидеть вспышки от частиц без микроскопа?

Слайд 10. Главные итоги урока

Атом состоит из положительного ядра и отрицательных электронов.

Масса атома почти полностью сосредоточена в его ядре.

Опыты Резерфорда опровергли модель «пудинга» и доказали ядерное строение.

Планетарная модель стала фундаментом для развития квантовой механики.