Поясните назначение и взаимодействие отдельных узлов экспериментальной установки Резерфорда.
Металлическая коробка В в форме цилиндра укреплялась на круге А, снабженном делениями. Коробка вместе с кругом могла вращаться на шлифе С. Радиоактивный препарат R и рассеивающий листок F устанавливались на особой трубке Т независимо от коробки; этим достигалась неизменяемость положения R и F при поворотах остальной системы. Экран S (прозрачный) устанавливался перед микроскопом М, неподвижно скрепленным с коробкой В. Поворачивая круг А, можно было устанавливать микроскоп для измерения числа рассеянных α - частиц при любом угле рассеяния. Коробка закрывалась сверху стеклянной пластинкой Р и откачивалась через трубку Т для того, чтобы избежать дополнительного рассеяния в воздухе.
МИНОБРНАУКИ РОССИИ
«ЧЕЛЯБИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
(ФГБОУ ВПО «ЧелГУ»)
Физический факультет
Кафедра физики
отчет
по лабораторной работе №1
Тема: Рассеяние заряженных частиц. Опыт Резерфорда
ВЫПОЛНИЛ СТУДЕНТ |
|||
|
|||
Агеев А.А. |
|||
|
|||
Академическая группа |
ФФ-304 |
Курс |
3 |
|
|||
(подпись)
« » 2024г. |
|||
|
|||
ПРОВЕРИЛ |
|||
|
|||
Воронин Д.С. |
|||
|
|||
|
|||
ОЦЕНКА: |
|||
|
|||
|
|||
(подпись)
« » 2024г. |
|||
Челябинск
2024
Цель работы: Моделируя опыт Резерфорда, установить зависимость числа рассеянных частиц от угла рассеяния, толщина мишени и атомного номера материала мишени, построить графики.
Общие сведения.
Основное внимание Резерфорд уделил излучению, состоящему из положительно заряженных частиц, называемых α - лучами, или α - частицами. К 1908 г. он окончательно установил, что α - лучи представляют собой атомы гелия, несущие заряд +2e. Почти немедленно по прибытии в Манчестер Резерфорд начал систематические исследования рассеяния α - частиц веществом. Он установил что каждая α - частица, попадая на экран из сернистого цинка, создает вспышку света. Поэтому для исследования рассеяния α - частиц был сконструирован специальный прибор (рис. 1).
Рис. 1 – Прибор для изучения зависимости числа рассеянных частиц от угла рассеяния
С помощью свинцового коллиматора выделялся узкий конус α - частиц из радиоактивного источника. Испытав рассеяние в золотой фольге, α - частицы ударялись затем в экран из сернистого цинка и регистрировались с помощью небольшого микроскопа, в который можно было бы наблюдать вспышки света. Вращая детектор, можно было измерять относительное число α - частиц, рассеянных под различными углами θ.
Согласно предложенной Томсоном модели атома, α - частицы должны были бы свободно проходить сквозь атомы золота и только отдельные α - частицы могли слегка отклоняться в кулоновском поле электрона. Поэтому следовало ожидать, что пучок α - частиц при прохождении через тонкую фольгу слегка расплывется и средние углы рассеяния будут порядка нескольких градусов. Такое рассеяние на малые углы действительно наблюдалось, но совершенно неожиданно оказалось, что примерно одна α - частица из 20000, падающих на золотую фольгу толщиной всего лишь 4·10-5 см., возвращается назад в сторону источника.
Резерфорду понадобилось несколько лет (вплоть до 1911г.), чтобы окончательно понять столь неожиданное рассеяние α - частиц на большие углы. Он пришел к выводу, что эти экспериментальные результаты можно объяснить, только предположив, что положительный заряд атома сосредоточен в очень малом объеме в центре атома, а не распределен по всему атому, как в модели Томсона. Таким образом, Резерфорд предложил ядерную модель атома.