2026 атом ядерные силы (1)

1. Тема: Развитие взглядов на строение вещества. Опыт Резерфорда. Постулаты Бора

2. 1903г. Джозеф Томсон предложил одну из первых модель строения атома.

• Атом – шар, по всему объёму
которого равномерно распределён
положительный заряд.
• Внутри шара находятся электроны.
• Каждый электрон может совершать
колебательные движения около
своего положения равновесия.
• Положительный заряд шара равен по
модулю суммарному заряду
электронов, поэтому заряд атома в
целом равен нулю.

3.

Модель атома Томсона
Атом представляет собой непрерывно
заряженный положительным зарядом
шар радиуса порядка 10-10м, внутри
которого около своих положений
равновесия колеблются электроны.
Недостатки модели:
1. не объясняла дискретный характер излучения
атома и его устойчивость;
2. не дает возможности понять, что определяет
размеры атомов;
3. оказалась в полном противоречии с опытами по
исследованию распределения положительного
заряда в атоме (опыты, проводимые Эрнестом
Резерфордом).
Джозеф Джон Томсон
(1856 – 1940)

4. Модель Томсона нуждалась в экспериментальной проверке. Важно было проверить, действительно ли положительный заряд распределён

по всему объёму атома с постоянной плотностью.
В 1911г. Эрнест Резерфорд провёл ряд опытов по исследованию
строения атомов.
Опыт Резерфорда: рассеивание атомами α-частиц
Альфа-частицы возникают при распаде радия.
Масса альфа-частицы в 8000 раз больше массы электрона.
Электрический положительный заряд альфа-частицы в 2 раза больше
заряда электрона.
Скорость альфа-частицы около 15 000 км/с.
Альфа-частицы является ядром атома гелия.

5.

6. Схема экспериментальной установки Резерфорда. Вся установка помещается в вакуум.

7. В ходе эксперимента обнаружили:

1. В отсутствии фольги – на экране появлялся светлый кружок
напротив канала с радиоактивным веществом.
2. Когда на пути пучка альфа-частиц поместили фольгу, площадь
пятна на экране увеличилась.
3. Помещая экран сверху и снизу установки, Резерфорд обнаружил,
что небольшое число альфа-частиц отклонилось на углы около 900.
4. Единичные частицы были отброшены назад.
Противоречие модели Томсона с экспериментом:
1. Так как масса электронов мала, они не могут заметно
изменить траекторию движения альфа-частиц.
2. Заметное рассеивание альфа-частиц может вызвать только
положительная часть атома и лишь в том случае, если она
сконцентрирована в очень малом объёме.

8. Выводы из опыта по рассеиванию альфа-частиц Резерфорда:

1. Существует атомное ядро,
т.е. тело малых размеров, в котором
сконцентрирована почти вся масса атома и
весь положительный заряд.
2. Вокруг ядра по замкнутым орбитам
вращаются отрицательные частицыэлектроны.
3. отрицательный заряд всех электронов
распределён по всему объёму атома.
Ядерная модель атома:
Недостаток планетарной модели атома:
Нельзя объяснить факт существования атома;
Нельзя объяснить устойчивость атома.

9. Датский физик Нильс Бор (1885--1962).

I постулат
Атомная система может находиться только в особых стационарных или
квантовых состояниях, каждому из которых соответствует
определенная энергия En. В стационарных состояниях атом не
излучает энергию.
Демонстрация модели атома Бора
Датский физик Нильс Бор
(1885--1962).

10. II постулат Излучение света происходит при переходе атома из стационарного состояния с большей энергией Ek в стационарное

состояние с меньшей энергией En. Энергия излучённого фотона равна
разности энергий стационарных состояний:

11.

Волна или частица: Корпускулярные и волновые свойства частиц
следует рассматривать не как
взаимоисключающие, а как
Электронная оболочка
взаимодополняющие друг друга
K
Ядро
«Наука вынуждает нас создавать новые теории.
L Их задача – разрушить стену противоречий,
которые часто преграждают дорогу научному
прогрессу. Все существенные идеи в науке
родились в драматическом конфликте между
реальностью и нашими попытками ее понять».
Квантовая механика - наука, позволяющая предсказать
поведение огромного числа физических систем – от
Галактик до атомов и атомных ядер

12.

Энергия связи атомных ядер – та энергия, которая необходима
для полного расщепления ядра на отдельные частицы.
Закон сохранения энергии
энергия связи равна той энергии,
которая выделается при образовании ядра из отдельных частиц.
Уравнение Эйнштейна между массой и энергией:
E mc
2
Точнейшие измерения масс ядер
масса
покоя ядра Мя всегда меньше суммы масс покоя
слагающих его протонов и нейтронов:
M я Zm p Nmn
M Zm p Nmn M я - дефект массы.
М 0
Альберт Эйнштейн
(1879 - 1955)

13.

Уменьшение массы при образовании ядра из частиц
уменьшается энергия этой системы частиц на значение энергии
связи Есв :
Есв Mc 2 (Zmp Nmn M я )c 2
• ядро образуется из частиц;
• частицы за счет действия ядерных сил на малых расстояниях устремляются
с огромным ускорением друг к другу;
Есв
Е
М
• излучаются γ- кванты с энергией
.
св и массой
2
с
Пример: образование 4 г гелия
сопровождается выделением такой же энергии,
что и сгорание 1,5 - 2 вагонов каменного угла.

14.

Удельная энергия связи
Удельная энергия связи – энергия связи, приходящаяся на одну ядерную
частицу от массового числа А.
• Максимальную энергию связи
(8,6 МэВ/нуклон) имеют элементы
•с массовыми числами от 50 до 60.
Ядра этих элементов наиболее
устойчивы.

15.

Ядерные силы (сильное взаимодействие) - силы, действующие
между нуклонами в ядре и обеспечивающие существование
устойчивых ядер
Являются силами притяжения
Короткодействующие (~ 2*10-15
м)
Действуют одинаково между p-p p-n n-n

16.

Радиоактивность - доказательство сложного строения
атомов.
Эрнест Резерфорд

17.

Радиоактивные превращения
Фредерик Содди
1903г. (до открытия атомного ядра)
Правило смещения
α – распад:
мХ 4 Не м 4Y
z
2
z 2
β – распад:
мХ
0е
z
1
мY
z 1

18. Вопросы на закрепление:

1. В чём заключается сущность модели Томсона?
2. В чём заключалась идея опыта Резерфорда?3.
3. Объясните причину рассеивания альфа-частиц атомами
вещества.
4. В чём сущность планетарной модели атома?
5. Какие затруднения вызвала модель Резерфорда для объяснения
процессов излучения энергии атомами