Учебные лабораторные комплексы по квантовой физике. Лукс Р.К - 16 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

УлГТУ | Ульяновск

Составители: 

Рубрика: 

Опыт Резерфорда
1. Физические основы явлений
1.1. Изучение структуры атома (опыт Резерфорда)
Известно, что, по крайней мере, две модели атома претендовали на
правильное описание структуры атома. Модель Томсона – капельная модель и
планетарная или ядерная модель – модель Резерфорда.
В соответствии с классическими представлениями модель Томсона была
предпочтительнее, однако, она не была в состоянии описать адекватно
спектральные закономерности излучения атома. Необходимо было найти
экспериментальный метод, который, отличаясь от спектральных методов,
ответил бы прямо на вопрос об истинной структуре атома. Таким методом стал
метод зондирования вещества альфа-частицами, предложенный Резерфордом в
1911 году.
Задача, поставленная Резерфордом, состояла в том, чтобы по угловому
распределению рассеянных альфа-частиц ответить на вопрос, как распределены
масса и заряд атома. С этой целью золотая фольга толщиной в 1 мкм
обстреливалась пучком альфа-частиц с энергией несколько МэВ. Результаты
опыта можно свести к двум наиболее важным пунктам: 1) большая часть альфа-
частиц отклонялась на малые углы, в среднем 2
о
– 3
о
и распределение по углам
этих частиц соответствовало нормальному закону, 2) некоторое число частиц
отклонялось на большие углы, а отдельные частицы изредка рассеивались даже
на углы, близкие к 180
о
.
Выводы, сделанные Резерфордом, сегодня общеизвестны: вся масса
атома практически целиком сосредоточена в положительно заряженном малом
объеме, называемом ядром. Размеры ядра на 4 – 5 порядков меньше размеров
атома, который, по модели Резерфорда, представляет собой систему электронов,
двигающихся вокруг ядра наподобие планет вокруг Солнца. Эти выводы были
получены Резерфордом в результате тщательного и нетривиального анализа
экспериментальных результатов.
1.2. Постановка эксперимента и основные параметры
В предлагаемой лабораторной работе изучается упругое рассеяние
альфа-частиц с энергией несколько МэВ мишенью из золота.
Цель исследования: проверка формулы Резерфорда.
Экспериментальная установка для реализации этой программы представляет
собой вакуумированную камеру, в которой находится (см. рис.1):
1) источник (радиоактивный) альфа-частиц с энергией несколько МэВ,
2) мишень толщиной ∼ 1 мкм,
3) детектор полупроводниковый с необходимой эффективностью.

Страницы