Параграф 93 Ответы на вопросы ГДЗ Мякишев 11 класс (Физика)

2. Почему а-частицы не могли бы рассеиваться на большие углы, если бы положительный заряд атома был распределен по всему его объему?
3. Почему планетарная модель атома не согласуется с законами классической физики?

Решение

1. Отрицательно заряженные частицы атома — электроны — почти не влияют на рассеяние $$\alpha$$-частиц, потому что масса электрона очень мала по сравнению с массой $$\alpha$$-частицы:

$$ m_\alpha \approx 6{,}64\cdot 10^{-27}\ \text{кг}, \qquad m_e \approx 9{,}1\cdot 10^{-31}\ \text{кг} $$

Поэтому при столкновении с электронами $$\alpha$$-частица почти не отклоняется. Существенное рассеяние вызывают только тяжёлые и положительно заряженные ядра атомов.

Ответ: могут.

2. Если положительный заряд был бы равномерно распределён по всему объёму атома, то электрическое поле внутри атома было бы сравнительно слабым. Тогда сила, действующая на $$\alpha$$-частицу, не смогла бы заметно изменить её траекторию.

Максимальная сила отталкивания определяется законом Кулона:

$$ F_{\max}=k\frac{q_\alpha q}{R^2}, $$

где $$q_\alpha$$ — заряд $$\alpha$$-частицы, $$q$$ — положительный заряд атома, $$R$$ — радиус атома.

Но при равномерном распределении заряда напряжённость поля внутри шара уменьшается к центру и не может быть достаточно большой для сильного отклонения $$\alpha$$-частиц. Большие углы рассеяния возможны только при очень сильном поле в малой области, то есть при сосредоточении положительного заряда в ядре.

3. Планетарная модель атома не согласуется с законами классической физики, потому что электрон, движущийся по орбите, имеет центростремительное ускорение. А ускоренно движущийся заряд, согласно классической электродинамике, должен излучать электромагнитные волны.

Из-за излучения электрон терял бы энергию, его орбита быстро уменьшалась бы, и он за очень малое время упал бы на ядро. Тогда атом был бы неустойчивым, а его излучение — непрерывным, что противоречит действительности.