Научная конференция «Замечательный момент из истории физики» «От Демокрита до Резерфорда» Составила ученица 8 класса Клементьева Ксения Учитель Булатова Н.С. МОУ Сухобезводненская СОШ

2500 лет назад: Демокрит ( до н.э.) «…материя состоит из мельчайших неделимых частиц, которые Демокрит называл атомами, что и значит неделимые» «Ибо на что еще полагаться нам ? Что достоверней чувств может быть для того, чтобы правду и ложь различать ?» Лукреций О природе вещей

Модель атома Томсона После открытия в 1897 году электрона, входящего в состав атома, был сделан вывод о сложном строении атома. Первая достаточно разработанная модель атома была предложена Томсоном. Согласно этой модели вещество в атоме несет положительный заряд и равномерно заполняет весь объем атома. Электроны вкраплены в атом, словно изюм в булку.

Возникал вопрос о том, как электроны распределены в атоме? Этой задачей занялся Эрнест Резерфорд Английский ученый, известный своими исследованиями строения атома и радиоактивности, один из создателей атомной и ядерной физики. Резерфорд был членом Лондонского королевского общества – академии наук Англии, почетным членом более 30 академий и научных обществ разных стран мира, в том числе Академии наук СССР. В 1908 году он был лауреатом Нобелевской премии за исследования радиоактивности. ( гг.)

Научная школа Резерфорда Научная школа Резерфорда стала одной из крупнейших за всю историю физики и самой большой в истории ядерной физики. Учениками Резерфорда были Чедвик, Бор, из советских физиков – Петр Капица, Юлий Харитон и другие. В своих воспоминаниях Петр Капица писал: Я не могу вспомнить другого ученого - современника Резерфорда, в лаборатории которого воспитывалось бы столько крупных физиков. История науки показывает, что крупный ученый – это не обязательно большой человек, но крупный учитель не может не быть большим человеком.

В лаборатории Резерфорда проводились следующие эксперименты В качестве бомбардирующих частиц взяли тяжелые частицы, которые лучше всего подходили для изучения строения атома. Чтобы по возможности точнее исследовать единичные столкновения частиц с атомами мишени, было желательно, чтобы сама мишень была как можно тоньше. К счастью, золотая фольга обладает тем замечательным свойством, что путем расплющивания ее можно сделать исключительно тонкой, толщиной всего лишь в 400 атомов золота.

Эксперименты проводились в течении нескольких лет В ранних экспериментах исследовались малые углы рассеяния и было обнаружено, что практически все частицы проходили через мишень, не отклоняясь, как если бы атомы мишени были совершенно прозрачны для бомбардирующих частиц (угол отклонения порядка одного градуса).

Опыт Резерфорда по рассеянию альфа-частиц на большие углы. К1911г. –установка опыта Э. Резерфорда по рассеянию альфа-частиц выглядела так. Пучок aльфа-частиц пропускался через тонкую золотую фольгу толщиной в один атомный слой.

Некоторые альфа-частицы проходили сквозь фольгу, образуя на экране размытое пятно, а следы от других альфа-частиц были зафиксированы на боковых экранах. Молодой сотрудник Марсден остановил на университетской лестнице Резерфорда и совсем буднично произнес: «Вы были правы, профессор: они возвращаются…» Позже Резерфорд вспоминал: «Это было самым невероятным событием в моей жизни. Оно было столь же невероятным, как если бы 15- дюймовый снаряд, выпущенный в кусок папиросной бумаги, отскочил от нее и ударил бы в стреляющего»

Модель атома Томсона не могла объяснить полученный результат : в «булке с изюмом» нет ничего такого, что могло бы отразить мощную, быструю и тяжелую альфа-частицу. в атоме большая часть массы сосредоточена в невероятно плотном веществе, расположенном в центре атома. вся остальная часть атома оказывалась на много порядков менее плотной, нежели это представлялось раньше. весь положительный электрический заряд атома расположен в центре, поскольку только силами электрического отталкивания может быть обусловлено рассеяние частиц под углами больше 90°. Объяснение результатов эксперимента

Выводы: Опыт показал, что положительный заряд атома и его масса. сконцентрированы в очень малом объеме - ядре, а между ядрами атомов существуют большие промежутки. Резерфорд показал, что модель Томсона находится в противоречии с его опытами

Ядерная ( планетарная ) модель строения атома Резерфорда. 1911г. - Резерфорд предложил современную ядерную (планетарную) модель строения атома Резерфорд шел к своему открытию строения атома в течение 5 лет. Долгих пять лет проводил он опыты по исследованию строения атома.

Резерфорд установил, что: Атом имеет в центре ядро, размеры которого во много раз меньше размеров самого атома. Вокруг ядра по орбитам движутся электроны. Почти вся масса атома сконцентрирована в его ядре. Суммарный отрицательный заряд всех электронов равен суммарному положительному заряду ядра атома и компенсирует его.

«Не родись красивым, а родись счастливым»… удачливым был и новозеландец Эрнест Резерфорд. Его заслуженно называют отцом ядерной физики и величайшим физиком-экспериментатором ХХ столетия. первым понял, как устроен атом, первым открыл протон, и первым же осуществил искусственную ядерную реакцию, превратив азот в кислород. Исследования его учеников : изобретению счетчика заряженных частиц (Иоганнес Гейгер), открытию нейтрона (Джеймс Чедвик), выделению гелия-3 и трития (Маркус Олифант и Пауль Хартек), получению сверхсильных магнитных полей (Петр Капица) – и это далеко не полный список И хотя в старости Резерфорд не избежал тревог и разочарований, в молодые и зрелые годы он с полным правом мог считаться баловнем фортуны.

Эрнест Резерфорд Родился в небольшом новозеландском посёлке Спринг-Грув (англ. Spring Grove) близ города Нельсона. Отец Джеймс Розерфорд, мать Марта Томсон. Эрнест был четвертым ребенком в семье из двенадцати. Успешно закончил колледж в Нельсоне, получив 580 баллов из 600 возможных и премию в 50 фунтов стерлингов для продолжения учёбы в Кентерберийском Колледже в городе Крайстчёрч. В 1895 году, после получения степени бакалавра естественных наук и двух лет исследований в передовой области электричества, Резерфорд отправился в Англию для дальнейшего обучения в Кавендишской лаборатории Кембриджского университета ( ). ( гг.)

Интересные факты… За добрый нрав студенты прозвали Резерфорда Крокодилом. В 1931 году «Крокодил» выхлопотал 15 тысяч фунтов стерлингов на постройку и оборудование специального здания лаборатории для Капицы. В феврале 1933 года в Кембридже состоялось торжественное открытие лаборатории. На торцевой стене 2- этажного здания был высечен по камню огромный, во всю стену крокодил. Его по заказу Капицы сделал известный скульптор Эрик Гилл. Резерфорд сам объяснил, что это он. Входную дверь открыли позолоченным ключом в форме крокодила

Эрнест Резерфорд уникальный ученый. В 1911 году ему удался эксперимент, который не только позволил ученым заглянуть вглубь атома и получить представление о его строении, но и стал образцом изящества и глубины замысла. Чтобы сформулировать модель атома, помимо гениального прозрения была нужна исключительная смелость – ведь с точки зрения классической электродинамики Максвелла такой атом просто не мог существовать! Нельсон Бор

Р.S. Годы спустя Резерфорд любил приводить по поводу своего открытия такую аналогию. В одной южноафриканской стране таможню предупредили, что в страну собираются провезти крупную партию контрабандного оружия для повстанцев, и оружие будет спрятано в тюках хлопка. И вот перед таможенником после разгрузки оказывается целый склад, забитый тюками с хлопком. Как ему определить, в каких именно тюках спрятаны винтовки? Таможенник решил задачу просто: он стал стрелять по тюкам, и, если пули рикошетили от какого- либо тюка, он по этому признаку и выявлял тюки с контрабандным оружием. Так и Резерфорд, увидев, как альфа- частицы рикошетируют от золотой фольги, понял, что внутри атома скрыта гораздо более плотная структура, чем предполагалось...