- •Электромагнитная индукция (эми)
- •Электромагнитные колебания
- •Волновая оптика
- •Основы специальной теории относительности (сто)
- •1.2. Взаимодействие проводников с током
- •1.3. Индукция магнитного поля
- •1.4. Сила Лоренца. Правило левой руки для определения направления силы Лоренца
- •1.5. Сила Ампера. Правило левой руки для определения направления силы Ампера
- •1.6. Магнитный поток
- •2. Электромагнитная индукция
- •2.1. Явление электромагнитной индукции
- •2.2. Закон электромагнитной индукции
- •2.3. Явление самоиндукции
- •3. Электромагнитные колебания
- •3.1. Колебательный контур ( - контур). Свободные электромагнитные колебания в контуре без сопротивления.
- •3.2. Вынужденные электромагнитные колебания. Переменный ток
- •4. Основы специальной теории относительности
- •5. Геометрическая оптика
- •5.1. Закон прямолинейного распространения света
- •5.2. Законы отражения света
- •5.4. Явление полного внутреннего отражения от границы двух сред
- •5.5. Линзы. Построение изображения в линзе
- •5.6. Формула тонкой линзы. Увеличение изображения в линзе
- •5.7. Оптические приборы. Системы линз
- •Примеры использования линз
- •6. Волновая оптика
- •6.1. Электромагнитные волны (эмв)
- •6.2. Интерференция света
- •6.3. Дифракция света
- •Принцип Гюйгенса-Френеля
- •Дифракционная решётка
- •7. Квантовая оптика
- •7.1. Внешний фотоэффект. Фотоны
- •7.2. Атомная физика
- •Постулаты Бора
- •Спектры излучения и поглощения
- •8. Элементы ядерной физики
- •8.1. Состав и характеристики атомного ядра
- •Ядерные силы. Модель ядра
- •8.2. Радиоактивность
- •8.3. Виды радиоактивных излучений
- •8.4. Ядерные реакции деления
- •8.5. Ядерные реакции синтеза
- •Образцы решения типовых задач
- •Задача № 3
- •Решение
- •Задача № 4
- •Решение
- •Задача № 5
- •Решение
- •Задача № 6
- •Решение
- •Задача № 7
- •Решение
- •Задача № 8
- •Решение
- •Задача № 9
- •Решение
- •Задача № 10
- •Задача № 14
- •Решение
- •Задача № 15
- •Решение
- •Задача № 16
- •Задача № 26
- •Задача № 27
- •Решение
- •Рекомендуемая литература
- •Оглавление
- •1.6. Магнитный поток……………………………………………………………..…..15
- •2.2. Закон электромагнитной индукции…………………………………..…….18
- •2.3. Явление самоиндукции ………………………………………..……………...19
- •5.4. Явление полного внутреннего отражения от границы двух сред…………………………………………………………………………………………….32
- •5.5. Линзы. Построение изображения в линзе………………………………33
- •5.7. Оптические приборы. Системы линз………………………………………38
- •Максимов с.М., Пруцакова н.В., Ковалева в.С., Мардасова и.В.
- •Часть 2
7.2. Атомная физика
Опыт Резерфорда по рассеянию альфа-частиц
Основой современных представлений о строении атома явились опыты Резерфорда по рассеиванию - частиц.- частицы возникают в процессе радиоактивного распада, их заряд положителен и равен удвоенному заряду электрона. Кинетическая энергия и скорость- частиц велики:
.
В опытах Резерфорда выделяемый отверстием (рис. 39) узкий пучок - частиц, испускаемых радиоактивным веществом Р, падал на очень тонкую металлическую фольгу Ф. На атомах фольги происходило рассеяние- частиц. Вокруг фольги располагался экран Э из сернистого цинка. При попадании- частицы на этот экран она давала вспышку света ‑ сцинтилляцию (поэтому такие экраны называются сцинтилляционными экранами), которая регистрировалась с помощью зрительной трубы М. Положение экрана и зрительной трубы могло быть установлено под любым углом к направлению распространения луча- частиц. Тем самым можно было подсчитать число- частиц, распространяющихся под разными углами.
Рис. 39. Опыт Резерфорда
Оказалось, что -частицы могут как проходить через фольгу насквозь по прямой, так и полностью отражаться от нее. Большинство- частиц отклоняется от прямолинейного пути на углы не более 1-2 градусов. Но небольшая доля - частиц отклонялась на значительно большие углы – так, одна - частица из 20 000 возвращается назад ().
Исходя из рассмотренных результатов опыта, в 1911 г. Резерфорд предложил свою, ядерную (планетарную) модель атома. По Резерфорду, в центре атома находится положительно заряженное (+Ze) ядро (радиус ядра ~ 10-13 см), вокруг которого расположены Z электронов. Масса ядра намного больше массы электронов.
Ядерная модель атома позволила объяснить наблюдаемое в опыте Резерфорда отклонение - частиц от прямолинейной траектории: между положительно заряженными- частицами и положительно заряженным ядром возникают силы кулоновского отталкивания.
Экспериментальное подтверждение ядерной модели атома, предложенной Резерфордом, тем не менее, не разрешило противоречий этой модели с законами классической механики и электродинамики.
Противоречие 1: поскольку система неподвижных электрических зарядов неустойчива, Резерфорд предположил, что электроны не статичны, а движутся вокруг ядра; а значит, имеют центростремительное ускорение. Но при этом, согласно представлениям классической физики, электрон, как любой ускоренно движущийся заряд, должен непрерывно излучать электромагнитные волны. Между тем в нормальном состоянии атомы не излучают.
Противоречие 2: теряя энергию в процессе излучения электромагнитных волн, электрон, в конце концов, должен упасть на ядро (расчетное время падения ~ 10-8 с.). Следовательно, по модели Резерфорда атом является неустойчивой системой, что противоречит реальной действительности.
Противоречие 3: по Резерфорду, электроны при движении вокруг ядра удерживаются кулоновскими силами:
где – заряд ядра, m – масса электрона, – его скорость, r – радиус орбиты. Поскольку на радиус r не накладывается никаких ограничений, скорость электрона, а значит, и его кинетическая энергия может быть любой.
Это значит, что спектр испускания атома должен быть непрерывным. Однако реальные атомные спектры испускания состоят из отдельных линий (которые объединяются в серии линий).
Т.е. ядерная модель атома оказалась неспособна объяснить ни устойчивость атома, ни характер атомного спектра. Выход из ситуации был найден в 1913 г. Бором, который предложил новую модель атома, введя предположения, противоречащие классическим представлениям. В основу своей теории он положил два постулата.