Эксперимент по рассеиванию альфа-частиц
Открытие электрона, рентгеновского излучения и явления радиоактивности свидетельствовало о том, что представление об атоме как неделимой частице являлось неверным. К концу XIX века стало понятно, что атом должен иметь сложное строение. Большой вклад в изучение строения атома внёс физик-экспериментатор Эрнест Резерфорд.
В 1904 году Резерфорд начал свои эксперименты по бомбардировке альфа-частицами тонких металлических пластин (золотых и платиновых) для изучения структуры атомов, из которых состоят пластины.
Альфа-частица — ионизированный атом гелия.
Альфа-частица — это массивная (масса альфа-частицы в несколько тысяч раз больше, чем масса электрона) положительно заряженная частица. Заряд альфа-частицы в два раза больше элементарного заряда.
Схематично установка Резерфорда изображена на рисунке ниже.
В толстостенном свинцовом футляре ( 1 ) находится радиоактивное вещество ( 2 ), излучающее поток альфа-частиц. Через небольшое отверстие ( 3 ) поток альфа-частиц направляется на тонкую золотую фольгу ( 4 ) (толщиной порядка 0,1 мк). За фольгой располагается экран, покрытый сернистым цинком ( 5 ). При столкновении альфа-частицы на экране наблюдается вспышка.
Согласно модели строения атома по Томпсону, альфа-частицы должны столкнуться с большими плотными атомами и разлететься под разными углами. Однако опыт показал, что большинство альфа-частиц пролетают беспрепятственно через пластинку металла ( 6 ). И только небольшая часть всех альфа-частиц изменяет направление движения, отклоняясь на небольшие углы ( 7 ). А некоторые частицы и вовсе отлетают от фольги в обратном направлении ( 8 ).
Результаты опыта были удивительными. Только в 1911 году Резерфорд смог объяснить результаты опытов, предложив новую модель строения атома.
Ядерная модель строения атома
Так как большинство альфа-частиц свободно проходило через фольгу, это означало, что практически всё через которое проходит поток альфа-частиц — это пустота. Где же тогда «спрятана» вся масса атома? Резерфорд предположил, что практически вся масса атома сосредоточена в очень маленьком объёме — ядре атома. Было очевидно, что ядро должно быть положительно заряжено. Когда альфа-частица пролетает достаточно близко от такого ядра, то из-за Кулоновских сил отталкивания происходит отклонение от первоначального направления движения частицы. А при столкновении с ядром частица отскакивает в обратном направлении. По расчётам Резерфорда, ядро атома должно было иметь размер примерно в 3000 раз меньший, чем атом. Остальное атома должны занимать электроны.
Планетарная модель строения атома
Итак, стало понятно, что «пудинговая модель строения атома» неверна. На основе экспериментальных данных была предложена новая модель строения атома, которая получила название «планетарная модель строения атома».
Обрати внимание!
Согласно модели Резерфорда, атом состоит из очень маленького положительно заряженного ядра, размер которого в тысячи раз меньше самого атома, и электронов, которые вращаются вокруг ядра по круговым орбитам.
Модель очень напоминала модель строения Солнечной системы, где вокруг массивного Солнца по круговым орбитам вращаются планеты.
Таким образом, на основе планетарной модели можно было объяснить результаты опытов по рассеянию альфа — частиц. Однако объяснить стабильность атомов не удавалось. Движение электрона в атоме происходит с ускорением. В соответствии с классической электродинамикой это движение должно было сопровождаться излучением электромагнитных волн, в результате чего энергия электрона в атоме непрерывно уменьшалась бы. Электрон стал бы приближаться к ядру по спирали и должен был бы очень скоро упасть на него. Однако атомы стабильны.
Закон паскаля действует вполне замечательно, та - же ситуация - газ (или жидкость) под давлением, давление как и на земле распределяется во все стороны "одинаково", а вот архимедова сила не действует, ведь она появляется от разности давлений на разных участках тела, а эта самая разность появляется за счёт веса жидкости (сила тяжести на неё действует, но опора "уходит из под ног" и веса жидкость при этом не имеет). поэтому сила архимеда в невесомости не действует.
Вже за життя Архімеда навколо його імені створювалися легенди, приводом для яких слугували його вражаючі винаходи, які приголомшували його сучасників. Існує легенда про те, як Архімед прийшов до відкриття, що виштовхуюча сила дорівнює вазі рідини в об'ємі тіла.
Цар Гієрон, що жив 250 років до н.е. доручив йому перевірити чесність майстра, який виготовив золоту корону.
Хоча корона важила стільки, скільки було відпущено на неї золота, цар запідозрив, що вона виготовлена зі сплаву золота з іншими, більш дешевими металами. Архімеду було доручено дізнатися, не ламаючи корони, чи є в ній домішка.
Достовірно невідомо, яким методом користувався Архімед, але існує така легенда.
Спочатку Архімед визначив, що шматок чистого золота у 19,3 разів важче такого ж об'єму води. Виходить, що щільність золота у 19,3 разів більше щільності води. Архімеду треба було знайти щільність речовини корони. Якщо ця щільність виявилася б більше щільності води не у 19,3 разів, а в менше число разів, отже, корона була виготовлена не з чистого золота.
Зважити корону було легко, але як знайти її об'єм, адже корона була дуже складної форми. Багато днів мучило Архімеда це завдання. І ось одного разу, перебуваючи в лазні, він занурився в наповнену водою ванну, і його раптово осяяла думка, що дала розв'язання завдання.
Радісний і збуджений своїм відкриттям, Архімед вигукнув: «Еврика! Еврика!», Що означає: «Знайшов! Знайшов!»
Архімед зважив корону спочатку в повітрі, потім у воді. За різницею у вазі він розрахував виштовхуючу силу, рівну вазі води в об'ємі корони. Визначив потім об'єм корони, він зміг обчислити її щільність, а, знаючи щільність, дати відповідь на питання царя: чи немає домішок дешевих металів у золотій короні? Щільність речовини корони виявилася менше щільності чистого золота. Тим самим майстер був викритий в обмані.
Ні
Атмосферное давление уменшается по мере увеличения высоты, поскольку оно создается лишь вышележащим слоем атмосферы. Завмсимость давления от высоты описывается барометрмческой формулой.
P=P0exp ( - Mg h-h0)
RT