Краткая теория. Резерфорд рассеивал пучок α-частиц (дважды ионизированных атомов гелия Не++) на тонкой золотой фольге толщиной 4ּ10-5 см

Проведенные в 1910 -1911 гг. под руководством Э. Резерфорда эксперименты убедительно доказали, что внутри атомов существует положительно заряженное ядро, в котором сосредоточена практически вся масса атома. Размеры ядра не превышают 10^-13 см. Отрицательно заряженные электроны находятся на орбитах вокруг атома и определяют его размеры: ~ 10^-8см.

Резерфорд рассеивал пучок α-частиц (дважды ионизированных атомов гелия Не⁺⁺) на тонкой золотой фольге толщиной 4ּ10^-5 см. В результате электромагнитного взаимодействия с положительно заряженным ядром атома α -частицы начинают двигаться по искривленной траектории, форма которой зависит от закона распределения положительного заряда атома в пространстве. Взаимодействие с электронами можно не учитывать из-за очень большого различия масс электрона и α -частицы.

В начале 1900-х гг. Дж. Дж. Томсон предложил модель атома, согласно которой внутри положительно заряженной среды находились электроны, подобно изюму в пудинге. Эта модель получила шутливое название «пудинга». При рассеянии α -частиц на таком атоме должно было бы наблюдаться очень малое отклонение этих частиц от первоначальной траектории.

Наблюдения Резерфорда и его сотрудников убедительно показали, что часть α -частиц (хотя и небольшая) рассеивается под очень большими углами. С точки зрения существовавших до того времени представлений о структуре вещества, это было совершенно невероятным событием, однако оно вполне находило объяснение, если предположить, что весь положительный заряд атома сосредоточен в ядре. Расчеты, основанные на законах классической механики и предполагающие, что α -частицы сталкиваются с точечным ядром (размеры которого настолько малы, что ими можно пренебречь), позволяют найти число α -частиц, рассеянных в единицу времени на единицу площади под углом, заданным направлением движения частиц до и после рассеяния [1, ст.536].

(1)

§ dn’ - количество рассеянных частиц

§ n₀ - количество частиц, пролетающих в единицу времени через единицу площади поперечного сечения пучка

§ N - количество атомов, приходящееся на единицу площади фольги

§ r - расстояние от точки рассеяния до точки наблюдения

§ e - заряд частицы

§ E - величина заряда атома (ядра)

§ M - масса частицы

§ V - скорость частицы

§ Θ - угол рассеяния

Большая часть α -частиц почти не отклоняются от первоначального направления движения, однако и число частиц, рассеянных под углами, превышающими π/2, не равно нулю.