Опыт Резерфорда — интерактивный симулятор

Что это за опыт

В 1909–1911 годах Ханс Гейгер и Эрнест Марсден под руководством Эрнеста Резерфорда обстреливали тончайшую золотую фольгу пучком α-частиц — ядер гелия. По господствовавшей тогда модели Томсона положительный заряд был размазан по всему объёму атома, и тяжёлые быстрые α-частицы должны были проходить фольгу почти без отклонения.

Большинство так и делали. Но примерно одна из восьми тысяч отлетала на угол больше 90°, а иные — почти назад. Резерфорд сравнил это с тем, будто снаряд отскочил от папиросной бумаги. Вывод был один: весь положительный заряд и почти вся масса атома собраны в крошечном ядре, в десятки тысяч раз меньшем самого атома, — так родились планетарная модель и ядерная физика.

В симуляторе вы запускаете α-частицы на фольгу, меняете их энергию и разброс пучка, включаете модель Томсона для сравнения и считаете долю отскоков. Есть и второй режим — «разрушение фольги»: он показывает, как застрявшие α-частицы копятся гелием и со временем вздувают блистер.

Формулы

Методичка к уроку

Как показать опыт за пять минут на проекторе или интерактивной доске:

• Запустите пучок с настройками по умолчанию — почти все частицы проходят фольгу насквозь, и лишь единицы отклоняются заметно.
• Включите тумблер «Модель Томсона (пудинг)» — сильных отклонений нет; выключите — на ядре появляются редкие отскоки. Это и есть доказательство ядра.
• Двигайте «Энергию α-частиц» и следите за параметром d в карточке «Ближний подход»: чем выше энергия, тем ближе частица подходит к ядру.
• Обсудите с классом, почему опыт «убил» модель Томсона и породил планетарную модель атома; полная методичка с задачами — в кнопке «📘 Как это работает».

Полная методичка с формулами, графиком, примером расчёта и задачами для самопроверки встроена в сам симулятор — кнопка «📘 Как это работает».

Частые вопросы

Похожие опыты

Капля Милликена Камера Вильсона Клетка Фарадея