6
1. ФИЗИКА АТОМНОГО ЯДРА
1.1. СТРОЕНИЕ ВЕЩЕСТВА. ХАРАКТЕРИСТИКИ АТОМОВ
Все окружающее нас вещество состоит из молекул. Молекула состоит из
одного или нескольких атомов, атом состоит из положительно заряженного яд-
ра и движущегося вокруг него отрицательно заряженных электронов.
Число Авогадро
Из курса химии известно, что одна грамм-молекула любого вещества со-
держит
N
= 6,02∙10
23
(число Авогадро) молекул (или грамм-атом содержит
6,02∙10
23
атомов).
Размеры атомов
Число Авогадро и размеры атомов тесно связаны друг с другом. Рассмотрим в ка-
честве примера углерод. По таблице Менделеева атомный вес углерода
А
=12. Следова-
тельно, грамм-атом углерода – это 12 г. Существует несколько модификаций углерода.
Наиболее плотную упаковку атомов имеет алмаз, его плотность около 4 г/см
3
, т.е. 1 см
3
алмаза имеет массу около 4г. Но 4 грамма – это 1/3 от 12 грамм (массы грамм-атома).
Следовательно, и число атомов углерода в 1 см
3
в 3 раза меньше, чем в грамм-атоме.
Значит, 1 см
3
алмаза содержит приблизительно
(6∙10
23
атомов): 3 = 2∙10
23
атомов.
Если в 1 см
3
содержится 2∙10
23
атомов, то объем, приходящийся на один
атом, равен
1 см
3
: (2∙10
23
) =
23
102
1
⋅
см
3
= 0,5∙10
-23
см
3
= 5∙10
-24
см
3
.
Если кубик имеет объем
V
, то ребро кубика равно
3
V
, и следовательно, по-
перечник атома равен
3
3
24
см 105
⋅
=
.7,1
10 5 см
10
8
3
3
3
3
24
⋅
≈ ⋅
⋅
−
−
см
Наш расчет очень приближенный, поэтому, округляя, имеем, что по поряд-
ку величины диаметр атома равен
D
= 10
-8
см.
Аналогичные, но более точные расчеты и измерения дают приблизительно
тот же результат (10
-8
см) для атомов всех элементов из таблицы Менделеева.
Опыт Резерфорда
Резерфорд (1910 г.) направил пучок альфа-лучей большой энергии на тон-
чайшую золотую фольгу (α-лучи – это атомы гелия, лишенные орбитальных
электронов). Подавляющее большинство α-частиц свободно проходило сквозь
фольгу, почти не отклоняясь. Однако отделенные α-частицы отскакивали назад, как
бы в результате упругого удара о тяжелое препятствие (рис. 1).
Из этого опыта Резерфорд сделал единственно возможный для объяснения
подобного явления вывод: почти вся масса атома сосредоточена в очень малой
его части, которую Резерфорд назвал атомным ядром.
