Модели атомов. Опыты Резерфорда

Джозеф Джон Томсон.
Английский физик предложил в 1903 году одну из первых моделей строения атома.

Первые прямые эксперименты по исследованию внутренней структуры атомов были выполнены Э. Резерфордом и его сотрудниками Э.Марсденом и Х. Гейгером в 1909-1911 годах.

Схема опыта Резерфорда по рассеянию частиц.
K - свинцовый контейнер с радиоактивным веществом, Э - экран, покрытый сернистым цинком, Ф - золотая фольга, M - микроскоп.

Рассеяние частицы в атоме Томсона и в атоме Резерфорда .
в центре атома находится плотное положительно заряженное ядро, диаметр которого не превышает 10-14-10-15 м. Это ядро занимает только 10-12 часть полного объема атома, но содержит весь положительный заряд и не менее 99,95 % его массы.

Резерфорд предложил планетарную модель атома.
Согласно этой модели, в центре атома располагается положительно заряженное ядро, в котором сосредоточена почти вся масса атома. Атом в целом нейтрален. Вокруг ядра, подобно планетам, вращаются под действием кулоновских сил со стороны ядра электроны .Находиться в состоянии покоя электроны не могут, так как они упали бы на ядро.

Эта попытка оказалась несостоятельной.
Классический атом неустойчив. Электроны, движущиеся по орбите с ускорением, должны неизбежно упасть на ядро, растратив всю энергию на излучение электромагнитных волн

Энергетические уровни атома и условное изображение процессов поглощения и испускания фотонов.

Схема опыта по обнаружению излучений.
К - свинцовый контейнер, П - радиоактивный препарат, Ф - фотопластинка, - магнитное поле

Величина T называется периодом полураспада. За время T распадается половина первоначального количества радиоактивных ядер.

Закон радиоактивного распада.
При радиоактивном распаде дочернее ядро также может оказаться нестабильным. Поэтому возможны серии последовательных радиоактивных распадов, которые заканчиваются образованием стабильных ядер.

Схема распада радиоактивной серии.

Схема развития цепной реакции.

Для осуществления цепной реакции необходимо, чтобы так называемый коэффициент размножения нейтронов был больше единицы. Другими словами, в каждом последующем поколении нейтронов должно быть больше, чем в предыдущем. Коэффициент размножения определяется не только числом нейтронов, образующихся в каждом элементарном акте, но и условиями, в которых протекает реакция .