. Строение атома
Автор naturalscience.ru   

То, что любое тело состоит из молекул и атомов, было известно достаточно давно. Ещё в начале XIX века молекулярно-кинетическая теория установила примерные размеры атомов и небольших молекул: около 10-10 м. В конце XIX века были открыты электроны и доказано их существование внутри атомов. В теме 9 вы познакомились с современными представлениями о строении атома - моделью атома. Теперь рассмотрим некоторые опыты, приведшие к формированию этой модели.

В 1911 году английский ученый Э.Резерфорд обнародовал доклад, в котором утверждалось наличие в центре атома положительно заряженного ядра. Схему экспериментальной установки Резерфорда вы видите на рисунке. В цилиндрическом сосуде 1 с небольшим отверстием находился радиоактивный препарат, испускавщий поток a-частиц 2. Они попадали на золотую фольгу 3 и, проходя через нее, ударялись о люминесцирующий экран 4. В местах удара частиц на экране возникали вспышки света 5.

То, что некоторые a-частицы отскакивали от фольги назад, противоречило модели Томсона. Результаты эксперимента настолько удивили Резерфорда, что он воскликнул: "... неправдоподобно так же, как если бы вы выстрелили пятнадцатифунтовым снарядом в папиросную бумагу, а снаряд отскочил бы обратно и убил бы вас самих".

Чтобы объяснить результаты опыта, Резерфорд рассуждал, наверное, так. Известно, что a-частицы имеют положительный заряд. Если некоторые из них отталкиваются фольгой назад, значит, положительный заряд есть и в атомах фольги. Но поскольку бoльшая часть a-частиц пролетает сквозь фольгу, почти не отклоняясь при этом, значит, этот положительный заряд занимает лишь малую часть каждого атома. Ее назвали ядром атома.

Подсчитывая частицы, отклоняющиеся после пролета фольги на большие и малые углы, определили приблизительные размеры ядра: около 10-14 м. Это число оказалось примерно в 10 000 раз меньше размеров самого атома. Поэтому свободное пространство в модели атома Резерфорд "заполнил" электронами Он, в частности, говорил, что атом "состоит из центрального электрического заряда, сосредоточенного в точке и окруженного однородным сферическим распределением противоположного электричества равной величины".

Наблюдавшееся Резерфордом рассеяние заряженных частиц и объясняется таким распределением зарядов в атоме При столкновениях с отдельными электронами a-частицы испытывают отклонения на очень небольшие углы, так как масса электрона мала. Однако в тех редких случаях, когда она пролетает на близком расстоянии от одного из атомных ядер, под действием сильного электрического поля ядра может произойти отклонение на большой угол.

Так как бо'льшая часть пространства в атоме пуста, быстрые a-частицы могут почти свободно проникать через значительные слои вещества, содержащие несколько тысяч слоев атомов.

Обратите внимание, Резерфорд ничего не говорит о том, как именно в атоме расположены электроны и движутся ли они. Он и не мог дать ответ на этот вопрос в рамках той физики, которая развивалась до начала XX века. Классическая физика просто не допускала существование такого атома. Для этого потребовалось создание новой, квантовой физики. Ее основу заложили труды таких выдающихся ученых, как Нильс Бор и Альберт Эйнштейн.