Земля

Может ли возникнуть эхо в степи почему. Проблемы с учёбой? мы поможем! биология, физика, химия, немецкий язык

«Опыт Резерфорда».

Вот уже без малого сто лет "учёные" с завидным упорством, которому может позавидовать любой фанатик, пытаются сочинить законы и формулы, что бы заставить электроны крутиться вокруг ядра. Не допуская даже мысли о том, что атомы материи имеют совершенно другое строение. А начало этой истории в 1911 году положил Эрнест Резерфорд, который по результатам серии опытов с альфа-частицами, сделал заключение о «планетарном строении атома». Как при проведении самого опыта, так и при анализерезультатов эксперимента Резерфорд допустил серьёзные ошибки, и как следствие сделал абсолютно неверный вывод о строении атома. Но армия «учёных» физиков не только не заметила совершенно очевидных промахов, анаоборот в лице Нильса Бора теоретически обосновала. А сам опыт и выводы о «планетарном строении атома» сделанные Резерфордом превратила в «священную корову». И вот уже почти целый век «опыт Резерфорда» является «образцом изящества и глубины замысла» , и входят в обязательный курс физики средней школы. И сейчас в любом учебнике физики посвящённой данному вопросу мы можем прочесть следующее…

«Опыт Резерфорда» с сайта « elementy . ru ».

«Эрнест Резерфорд — уникальный ученый в том плане, что свои главные открытия он сделал уже после получения Нобелевской премии. 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.

Используя естественный источник радиоактивного излучения, Резерфорд построил пушку, дававшую направленный и сфокусированный поток частиц. Пушка представляла собой свинцовый ящик с узкой прорезью, внутрь которого был помещен радиоактивный материал. Благодаря этому частицы (в данном случае альфа-частицы, состоящие из двух протонов и двух нейтронов), испускаемые радиоактивным веществом во всех направлениях, кроме одного, поглощались свинцовым экраном, и лишь через прорезь вылетал направленный пучок альфа-частиц. Далее на пути пучка стояло еще несколько свинцовых экранов с узкими прорезями, отсекавших частицы, отклоняющиеся от строго заданного направления. В результате к мишени подлетал идеально сфокусированный пучок альфа-частиц, а сама мишень представляла собой тончайший лист золотой фольги. В нее-то и ударял альфа-луч. После столкновения с атомами фольги альфа-частицы продолжали свой путь и попадали на люминесцентный экран, установленный позади мишени, на котором при попадании на него альфа-частиц регистрировались вспышки. По ним экспериментатор мог судить, в каком количестве и насколько альфа-частицы отклоняются от направления прямолинейного движения в результате столкновений с атомами фольги.

Эксперименты подобного рода проводились и раньше. Основная их идея состояла в том, чтобы по углам отклонения частиц накопить достаточно информации, по которой можно было бы сказать что-либо определенное о строении атома. В начале ХХ века ученые уже знали, что атом содержит отрицательно заряженные электроны. Однако преобладало представление, что атом представляет собой что-то похожее на положительно заряженную тонкую сетку, заполненную отрицательно заряженными электронами-изюминами, — модель так и называлась «модель сетки с изюмом». По результатам подобных опытов ученым удалось узнать некоторые свойства атомов — в частности, оценить порядок их геометрических размеров.

Резерфорд, однако, заметил, что никто из его предшественников даже не пробовал проверить экспериментально, не отклоняются ли некоторые альфа-частицы под очень большими углами. Модель сетки с изюмом просто не допускала существования в атоме столь плотных и тяжелых элементов структуры, что они могли бы отклонять быстрые альфа-частицы на значительные углы, поэтому никто и не озабочивался тем, чтобы проверить такую возможность. Резерфорд попросил одного из своих студентов переоборудовать установку таким образом, чтобы можно было наблюдать рассеяние альфа-частиц под большими углами отклонения, — просто для очистки совести, чтобы окончательно исключить такую возможность. В качестве детектора использовался экран с покрытием из сульфида натрия — материала, дающего флуоресцентную вспышку при попадании в него альфа-частицы. Каково же было удивление не только студента, непосредственно проводившего эксперимент, но и самого Резерфорда, когда выяснилось, что некоторые частицы отклоняются на углы вплоть до 180°!

В рамках устоявшейся модели атома полученный результат не мог быть истолкован: в сетке с изюмом попросту нет ничего такого, что могло бы отразить мощную, быструю и тяжелую альфа-частицу. Резерфорд вынужден был заключить, что в атоме большая часть массы сосредоточена в невероятно плотном веществе, расположенном в центре атома. А вся остальная часть атома оказывалась на много порядков менее плотной, нежели это представлялось раньше. Из поведения рассеянных альфа-частиц вытекало также, что в этих сверхплотных центрах атома, которые Резерфорд назвал ядрами , сосредоточен также и весь положительный электрический заряд атома, поскольку только силами электрического отталкивания может быть обусловлено рассеяние частиц под углами больше 90°.

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.

Картина атома, нарисованная Резерфордом по результатам опыта, нам сегодня хорошо знакома. Атом состоит из сверхплотного, компактного ядра, несущего на себе положительный заряд, и отрицательно заряженных легких электронов вокруг него. Позже ученые подвели под эту картину надежную теоретическую базу, но началось всё с простого эксперимента с маленьким образцом радиоактивного материала и куском золотой фольги».

Л. Купер «Физика для всех» Изд. 1973г.

«В то время уже было известно, что масса альфа-частицы порядка 6.62*10 -24 г., т. е. близка к массе атома гелия. Кроме того, было известно, что она обладает положительным зарядом, величина которого вдвое больше заряда электрона. Было известно также, что альфа-частицы, излучённые радиоактивным полонием, летят со скоростью 1.6*10 9 см/с. Можно было предположить (и такое предположение делалось), что альфа-частицы представляют собой атомы гелия, из которых в процессе излучения были каким-то образом вырваны электроны. Это предположение подтвердилось, когда Резерфорду и Ройдсу удалось обнаружить гелий в сосуде, в который они направляли альфа-частицы. Гейрер пропускал эти альфа-частицы через золотую фольгу толщиной 4*10 -4 мм (Через фольгу примерно в десять раз толще не проникала ни одна частица.) и наблюдал их отклонения на сернисто-цинковом экране…» «В ранних экспериментах, в которых в качестве мишени использовалась золотая фольга, а в качестве бомбардирующих частиц – альфа частицы, было прежде всего обнаружено, что практически все частицы, несмотря на то, что на пластинке золота укладывалось 400 слоёв атомов, проходили через мишень, не отклоняясь, как если бы атомы мишени были совершенно прозрачны для бомбардирующих частиц. – Резерфорд писал: «Я наблюдал рассеяние альфа-частиц, а д-р Гейгер исследовал в моей лаборатории это явление подробно. Он обнаружил, что в тонких металлических пластинах это рассеяние очень мало, порядка одного градуса. Однажды Гейгер пришёл ко мне и сказал: «Не думаете ли Вы, что молодому Марсдену, которого я обучаю радиоактивным методам, пора приступить к небольшому исследованию?» Я тоже считал, что пора, поэтому сказал: «Почему бы не поручить ему выяснить вопрос о том, могут ли альфа-частицы рассеиваться на большие углы?» По секрету могу вам сказать, что сам я не верил, что такой эффект возможен, так как мы знали, что альфа-частица представляет собой очень быструю, тяжёлую частицу с огромным запасом кинетической энергии, так что вероятность рассеяния назад для неё была чрезвычайно мала, если считать, что суммарное рассеяние альфа-частицы слагается из нескольких рассеяний на малые углы. Далее я помню, что через несколько дней ко мне пришёл крайне возбуждённый Гейгер и заявил: «Нам удалось наблюдать несколько альфа-частиц, рассеянных назад…» 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 неё и ударил бы в стреляющего.»

1). А при чём здесь вообще господин Резерфорд? «…Гейгер пропускал эти альфа-частицы через золотую фольгу толщиной 4*10 -4 мм и наблюдал их отклонения на сернисто-цинковом экране…» «…Однажды Гейгер пришёл ко мне и сказал: «Не думаете ли Вы, что молодому Марсдену, которого я обучаю радиоактивным методам, пора приступить к небольшому исследованию?...» «…через несколько дней ко мне пришёл крайне возбуждённый Гейгер и заявил: «Нам удалось наблюдать несколько альфа-частиц, рассеянных назад…» Представьте такую ситуацию: Тренер д-р Гейгер выставляет на олимпийские игры спортсмена «Мардсена Ройдса», президент национального олимпийского комитета «Э. Резерфорд» в спортсмена и результат не верит, но другой кандидатуры нет, и он милостиво соглашается. Но неожиданно для всех и особеннодля президента национального олимпийского комитета спортсмен выигрывает соревнование с мировым рекордом. На церемонии награждения победителем соревнований и автором мирового рекорда объявляют президента национального олимпийского комитета «Э. Резерфорда», и начинают на него сыпаться ордена и медали, грамоты и премии и т. д. и т. п… При том что саму планетарную модель атома господин Резерфорд спёр у французского физика Жана Батиста Перена (1870 - 1942), который ещё в 1901 г. после исследования прохождения потока электронов в катодной трубке через различную материю, высказал предположение о ядерно-планетарном устройстве атома.

2) . Читаем «Используя естественный источник радиоактивного излучения, Резерфорд построил пушку, дававшую направленный и сфокусированный поток частиц... а сама мишень представляла собой тончайший лист золотой фольги... Основная их идея состояла в том, чтобы по углам отклонения частиц накопить достаточно информации, по которой можно было бы сказать что-либо определенное о строении атома.» Вот так уважаемый читатель, как у Резерфорда и других учёных всё просто получается, предположили что материя состоит из атомов, взяли лист материи потоньше, и оказывается уже держат в руках отдельные атомы. Лист золотой фольги, господа хорошие, это есть материя, и бомбардируя её альфа-частицами вы будете изучать строение материи, но никак не атома.

3). До того как Мардсен Ройдс обнаружил альфа-частицы отскочившие назад учёный мир представлял, что материя состоит из неких кирпичиков-атомов, связанных между собой силой гравитации, без каких либо промежутков между ними. Но наличие альфа-частиц отражённых в обратную сторону эту теорию строения материи полностью опровергают, и ясно показывают, чтоматерия отличается от не материи присутствием в ней небольших частиц (атомов) занимающих небольшой объём, от общего объёма материи. Данный факт господин Резерфорд и другие «учёные» не смогли осознать и произвольно увеличили геометрические размеры атомов, приплетя к ним электроны которые якобы вращаются вокруг ядра. Когда ни один из результатов опыта не указывает на то, что вокруг этих частиц (атомов), что-то вращается. Так что ядерно-планетарная модель атома плод больного воображения Резерфорда и ниже с ним подписавшихся.

4). Во всех учебниках опыт Резерфорда сопровождается примерно такими иллюстрациями:

Давайте ещё раз прочитаем, что писал в отчёте сам Резерфорд. «Я наблюдал рассеяние альфа-частиц, а д-р Гейгер исследовал в моей лаборатории это явление подробно. Он обнаружил, что в тонких металлических пластинах это рассеяние очень мало, порядка одного градуса…» В результатах опытов рассеяние альфа частиц не превышало одного градуса, но на иллюстрациях к опыту показывается пучок частиц рассеянный на 20 – 30 градусов. А в дальнейшем в работах посвящённых опыту Резерфорда мы наблюдаем следующую картину:

«Результаты опытов Резерфорда:
1. большинство частиц проходит через атомы вещества. не рассеиваясь (как через "пустоту");
2. с увеличением угла рассеяния число отклонившихся от первоначального направления частиц резко уменьшается;
3. имеются отдельные частицы, отбрасываемые атомами назад, против их первоначального движения (как мяч от стенки).»

До того как Ройдс открыл отклонение частиц назад, не было зафиксировано ни одной частицы отклонившейся более чем на один градус. Эти опыты проводились многократно, и помощники Резерфорда все глаза проглядели, но так и не зафиксировали частиц отклонившиеся более чем на один градус. Кроме того, подобные эксперименты проводились и другими исследователями, где так же были зафиксированы отклонения альфа-частиц в пределах одного градуса. Господа «учёные» и не очень, в результатах опытов не было зафиксировано частиц отклонившихся на несколько градусов и не нужно их придумывать. В результатах опытов есть только частицы, отклонившиеся в пределах одного градуса и отскочившие назад (примерно одна на восемь тысяч). Но во всех работах посвящённых данной теме в результатах опыта появляются альфа-частицы, отклонившиеся на: 5, 10, 20 и более градусов, вот такие удивительные метаморфозы.

5). А ведь по логике вещей должны быть отклонения частиц на другие углы, но таких отклонений альфа-частиц зафиксировано не было, что на первый взгляд кажется совершенно не вероятным. Но только на первый взгляд, на самом деле всё закономерно.

Для начала разберёмся, почему при попадании на сернисто-цинковый экран возникает вспышка.

В процессе проведения опыта было выяснено, что альфа-частица представляет собой не что иное, как атом гелия, на это прямо указывает факт обнаружения гелия в сосуде, в который был направлен поток альфа-частиц. Гелий является инертным газом, следовательно при попадании альфа-частицы на сернисто-цинковый экран, ни о какой химической реакции, речи быть не может. Однако при этом мы видим вспышку, вопрос почему? Альфа-частицы при попадании в сернисто-цинковый экран, вызывают колебания атомов экрана, которые в свою очередь передаются атомам эфира и в эфире возникают электромагнитные волны видимого спектра, которые и видят наши глаза. Скорость полёта альфа-частицы ≈ 16000 км/с, и разумно будет предположить, что при меньшей скорости полёта кинетической энергии частиц не хватит, чтобы вызвать колебания атомов экрана. Точнее колебания в эфире будут, но только уже не в видимом спектре, а в инфракрасном диапазоне, который не видим простому глазу. Для того, что бы увидеть эти вспышки, нужен инфракрасный детектор.

Из размера и пространственного расположения атомов между собой можно заключить, что помимо силы взаимного притяжения, на атомы действует противодействующая сила, не дающая им упасть друг на друга. При лобовом столкновении альфа-частицы с атомом золота, атом смещается, после чего в действие вступают эти силы возвращая атом на его законное место, а альфа-частице дают почти 100% обратный импульс и альфа-частица летит в противоположную сторону со скоростью не менее 15000 км/с, коей хватает, что вызвать вспышку на сернисто-цинковом экране в видимом спектре. А даже при небольшом касательном столкновении как минимум процентов десять энергии частицы передаётся атому, а обратно она их уже не получает, пролетела. Скорость её полёта падает ниже14000 - 15000 км/с и кинетической энергии уже не достаточно, что бы вызвать вспышку на сернисто-цинковом экране. Точнее попадание альфа частицы при скорости ниже14000 - 15000 км/с вызывает вспышку на экране, только частота электромагнитных волн образующихся от попадания частицы лежит в инфракрасном диапазоне, ниже видимого спектра электромагнитных волн, не видимому простому глазу. Вот именно поэтому и не были зафиксированы отклонения альфа-частиц на другие углы. При проведении опыта не был выяснен порог чувствительности регистрирующего прибора (сернисто-цинкового экрана). Хотя может я ошибаюсь и он известен, но во всех источниках описывающих данный опыт которые я читал, про это не было сказано ни слова, а это факт не маловажен при окончательных выводах результатов эксперимента. (Насколько мне известно подобных экспериментов не проводилось, у кого есть возможность провести подобный опыт дерзайте, тема открыта...)

6). Читаем далее. «Из поведения рассеянных альфа-частиц вытекало также, что в этих сверхплотных центрах атома, которые Резерфорд назвал ядрами, сосредоточен также и весь положительный электрический заряд атома, поскольку только силами электрического отталкивания может быть обусловлено рассеяние частиц под углами больше 90°». Даже не знаю, как прокомментировать этот бред сивой кобылы. И это господа «учёные» печатают в учебниках, которые читают дети, а потом удивляемся, откуда у наших детей психические расстройства. Уважаемые «учёные» бильярдные шары отскакивают друг от друга по законам геометрии и сохранения импульса, а не потому, что они чем-то заряжены.

Атом состоит из компактного и массивного положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных легких электронов вокруг него.

Эрнест Резерфорд — уникальный ученый в том плане, что свои главные открытия он сделал уже после получения Нобелевской премии. 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.

В рамках устоявшейся модели атома полученный результат не мог быть истолкован: в сетке с изюмом попросту нет ничего такого, что могло бы отразить мощную, быструю и тяжелую альфа-частицу. Резерфорд вынужден был заключить, что в атоме большая часть массы сосредоточена в невероятно плотном веществе, расположенном в центре атома. А вся остальная часть атома оказывалась на много порядков менее плотной, нежели это представлялось раньше. Из поведения рассеянных альфа-частиц вытекало также, что в этих сверхплотных центрах атома, которые Резерфорд назвал ядрами , сосредоточен также и весь положительный электрический заряд атома, поскольку только силами электрического отталкивания может быть обусловлено рассеяние частиц под углами больше 90°.

Картина атома, нарисованная Резерфордом по результатам опыта, нам сегодня хорошо знакома. Атом состоит из сверхплотного, компактного ядра, несущего на себе положительный заряд, и отрицательно заряженных легких электронов вокруг него. Позже ученые подвели под эту картину надежную теоретическую базу (см. Атом Бора), но началось всё с простого эксперимента с маленьким образцом радиоактивного материала и куском золотой фольги.

См. также:

Ernest Rutherford, First Baron Rutherford of Nelson, 1871-1937

Новозеландский физик. Родился в Нельсоне, в семье фермера-ремесленника. Выиграл стипендию для получения образования в Кембриджском университете в Англии. После его окончания получил назначение в канадский университет Мак-Гилл (McGill University), где совместно с Фредериком Содди (Frederick Soddy, 1877-1966) установил основные закономерности явления радиоактивности, за что в 1908 году был удостоен Нобелевской премии по химии. Вскоре ученый перебрался в Манчестерский университет, где под его руководством Ханс Гейгер (Hans Geiger, 1882-1945) изобрел свой знаменитый счетчик Гейгера, занялся исследованиями строения атома и в 1911 году открыл существование атомного ядра. В годы Первой мировой войны занимался разработкой сонаров (акустических радаров) для обнаружения подводных лодок противника. В 1919 году был назначен профессором физики и директором Кавендишской лаборатории Кембриджского университета и в том же году открыл распад ядра в результате бомбардировки тяжелыми частицами высоких энергий. На этом посту Резерфорд оставался до конца жизни, одновременно являясь на протяжении многих лет президентом Королевского научного общества. Похоронен в Вестминстерском аббатстве рядом с Ньютоном, Дарвином и Фарадеем.