Эксперименты Гейгера-Марсдена (также называемые экспериментом с золотой фольгой Резерфорда) были серией знаковых экспериментов, в ходе которых ученые обнаружили, что каждый атом содержит ядро, в котором сосредоточен его положительный заряд и большая часть его массы. Они сделали это, наблюдая, как альфа-частицы рассеиваются при попадании на тонкую металлическую фольгу. Эксперимент проводился между 1908 и 1913 годами Гансом Гейгером и Эрнестом Марсденом под руководством Эрнеста Резерфорда в Физических лабораториях Манчестерского университета.
К большому удивлению они обнаружили, что в то время как большинство альфа-частиц проходили прямо через фольгу, небольшой процент из них отклонялся под очень большими углами, а некоторые даже рассеивались назад. Поскольку альфа-частицы в 8000 раз превышают массу электрона и воздействуют на фольгу при очень высоких скоростях, было ясно, что для отклонения и обратного рассеяния этих частиц необходимы очень сильные силы.
Резерфорд объяснил это явление оживленной моделью атома, в которой большая часть массы была сосредоточена в компактном ядре (содержащем весь положительный заряд), причем электроны занимают большую часть пространства атома и вращаются вокруг ядра на расстоянии.
С атомом, состоящим в основном из пустого пространства, тогда было очень легко построить сценарий, в котором большинство альфа-частиц проходило через фольгу, и только те, которые столкнулись с прямым столкновением с золотым ядром, отклонялись или рассеивались в обратном направлении.
Хорошее описание эксперимента с апплетом можно найти здесь:
Что эксперимент Резерфорда с золотой фольгой показал об атомах?
Там куча пустого пространства, а посередине маленькое ядро. В середине атома находятся протоны, положительный заряд и нейтроны, нейтральный заряд. Его окружают электроны с отрицательным зарядом. Тем не менее, они довольно далеко от ядра, что означает, что между ними много пустого пространства. Эксперимент с золотой фольгой только что показал, что было много пустого пространства, когда золото проходило сквозь него. Однако, когда он вернулся, золото попало в ядро.
Почему эксперимент Резерфорда с золотой фольгой был важен?
Эксперимент Резерфорда показал, что атомы состоят из плотной массы, которая была окружена главным образом пустым пространством - ядром! В эксперименте Резерфорда использовались положительно заряженные альфа-частицы (He с зарядом +2), которые отклонялись плотной внутренней массой (ядром). Из этого результата можно сделать вывод, что атомы имеют внутреннее ядро, которое содержит большую часть массы атома и заряжено положительно. В предыдущих моделях атома (сливовый пудинг) постулировалось, что отрицательные частицы (электроны) распределяются случайным образом через положительно заряженное вещество. Подумайте, шоколадные чипс
Почему альфа-частицы были отклонены экспериментом Резерфорда с золотой фольгой?
За счет положительно заряженного ядра атомов золота. Альфа-частицы являются положительно заряженными частицами, которые состоят из 2 протонов, 2 нейтронов и нулевых электронов. Из-за того, что протоны имеют заряд +1, а нейтроны не имеют заряда, это даст частице заряд +2 по всем. Первоначально Резерфорд думал, что частицы будут лететь прямо через фольгу. Однако он обнаружил, что путь частиц будет смещен или отклонен при прохождении через фольгу. Это связано с тем, что подобные обвинения отталкивают друг друга. Поскольку положительно заряженная альфа-частица будет пролетать сквозь фольгу, она будет приближаться к положительн