Rutherfordove experimenty pri štúdiu rozptylu. Rutherfordove experimenty na rozptyle α-častíc. Ďalšie objavy uskutočnené v procese štúdia atómu

Hodina fyziky v 11. ročníku

Predmet:

"Rutherfordov experiment s rozptylom častíc alfa"

Ciele a ciele lekcie:

Vzdelávacie:

Vysvetlite mechanizmus Rutherfordových experimentov

Vzdelávacie:

rozvíjať kognitívnu nezávislosť študentov;

prispievať k ich mravnej a estetickej výchove.

Vzdelávacie:

rozvíjať schopnosť vyzdvihnúť to hlavné, podstatné, porovnať skúmané fakty a logicky vyjadrovať myšlienky.

Počas tried:

ja.Org. moment.

Postavte sa rovno vedľa svojho stola a upratujte sa. Pozdravte učiteľa. Potom si pokojne sadnite na svoje miesto a udržujte poriadok v triede.

Stanovenie témy a účelu lekcie.

II. Opakovanie

Čiarové spektrá

1.Čo znamená slovo atóm?

2.Ktorý vedec objavil zákon periodického opakovania vlastností chemických prvkov?

3.Je atóm nedeliteľný?

4.Čo sa stane so riedkymi plynmi pri zahriatí na vysokú teplotu?

5.Ako sa nazývajú viacfarebné čiary oddelené tmavými medzerami?

6.Čo je súčasťou každého plynu?

7.Ktorý plyn má najjednoduchšie spektrum?

8.Ktoré plynové spektrum pozostáva zo 4 čiar?

9.Ktorý vedec vybral vzorec pre spektrálne čiary pre viditeľnú oblasť?

10.Koho teória umožnila spojiť vzorce viditeľnej, ultrafialovej a infračervenej oblasti do jedného všeobecného vzorca?

Fizminutka podľa videa.

III. Nový materiál

§ 7.2. Rutherfordov experiment o rozptyle častíc alfa.

Štúdiom rozptylu častíc alfa, keď prechádzajú zlatou fóliou,ErnestRutherford dospel k záveru, že všetok kladný náboj atómov je sústredený v ich strede vo veľmi masívnom a kompaktnom jadre. A negatívne nabité častice (elektróny) sa točia okolo tohto jadra.

Tento model sa zásadne líšil od Thomsonovho modelu atómu, ktorý bol v tom čase rozšírený.

Jozefa JánaThomson navrhol model atómu vo forme pudingu (koláča), v ktorom kladný náboj rovnomerne vyplnil celý objem atómu a v ňom boli rozptýlené elektróny.

O niečo neskôr sa Rutherfordov model nazval planetárnym modelom atómu (je skutočne podobný slnečnej sústave: ťažké jadro je Slnko a elektróny, ktoré sa okolo neho otáčajú, sú planéty).

V roku 1912 E. Rutherford a jeho spolupracovníci uskutočnili experiment o rozptyle častíc alfa v hmote.

Schéma Rutherfordových experimentov.

Pri absencii fólie sa na obrazovke objavil svetlý kruh pozostávajúci zo scintilácií spôsobených tenkým lúčom alfa častíc. Keď sa však do dráhy častíc alfa umiestnila tenká zlatá fólia s hrúbkou približne 0,1 μm (mikrón), obraz pozorovaný na obrazovke sa výrazne zmenil: jednotlivé záblesky sa objavili nielen mimo predchádzajúceho kruhu, ale mohli byť dokonca pozorované z opačnej strany zlatej fólie.

Počítaním počtu scintilácií za jednotku času na rôznych miestach na obrazovke je možné určiť distribúciu rozptýlených častíc alfa v priestore. Počet alfa častíc rýchlo klesá s rastúcim uhlom rozptylu.

Obraz pozorovaný na obrazovke viedol k záveru, že väčšina častíc alfa prechádza zlatou fóliou bez výraznej zmeny smeru ich pohybu. Niektoré častice sa však odchýlili vo veľkých uhloch od pôvodného smeru častíc alfa (asi 135 o...150 o ) a boli dokonca vyhodené späť. Štúdie ukázali, že keď alfa častice prechádzajú fóliou, na každých 10 000 dopadajúcich častíc sa iba jedna odkloní o uhol väčší ako 10 O z pôvodného smeru pohybu. Len ako vzácna výnimka sa jedna z obrovského množstva alfa častíc odchýli od pôvodného smeru.

Skutočnosť, že veľa častíc alfa prešlo fóliou bez toho, aby sa odchýlili od smeru ich pohybu, naznačuje, že atóm nie je pevnou entitou. Pretože hmotnosť častice alfa je takmer 8000-krát väčšia ako hmotnosť elektrónu, elektróny obsiahnuté v atómoch fólie nemôžu výrazne zmeniť častice alfa. Rozptyl alfa častíc môže spôsobiť kladne nabitá častica atómu – atómové jadro.

IV.Výstuž

Zváženie príkladov.
V. Reflexia

Páčila sa vám naša dnešná hodina?.. Na čo si spomínate?...

VI. D/Z zopakujte §7.1, naučte sa §7.2

Atóm pozostáva z kompaktného a masívneho kladne nabitého jadra a záporne nabitých svetelných elektrónov okolo neho.

Ernest Rutherford je jedinečný vedec v tom zmysle, že svoje hlavné objavy už urobil po preberanie Nobelovej ceny. V roku 1911 sa mu podaril experiment, ktorý nielenže umožnil vedcom nahliadnuť hlboko do atómu a nahliadnuť do jeho štruktúry, ale stal sa aj vzorom ladnosti a hĺbky dizajnu.

Rutherford pomocou prírodného zdroja rádioaktívneho žiarenia zostrojil delo, ktoré produkovalo usmernený a zameraný prúd častíc. Zbraň bola olovená skrinka s úzkou štrbinou, vo vnútri ktorej bol umiestnený rádioaktívny materiál. Vďaka tomu častice (v tomto prípade alfa častice pozostávajúce z dvoch protónov a dvoch neutrónov) emitované rádioaktívnou látkou vo všetkých smeroch okrem jedného boli absorbované olovenou clonou a cez štrbinu sa uvoľnil iba usmernený lúč alfa častíc. . Ďalej pozdĺž dráhy lúča bolo niekoľko ďalších olovených obrazoviek s úzkymi štrbinami, ktoré oddeľovali častice odchyľujúce sa od presne určeného smeru. Výsledkom bolo, že k cieľu letel dokonale zaostrený lúč častíc alfa a samotný cieľ bol tenký plát zlatej fólie. Bol to alfa lúč, ktorý ju zasiahol. Po zrážke s atómami fólie alfa častice pokračovali vo svojej ceste a narazili na luminiscenčnú obrazovku nainštalovanú za cieľom, na ktorej boli zaznamenané záblesky, keď naň dopadli častice alfa. Z nich mohol experimentátor usúdiť, v akom množstve a ako veľmi sa častice alfa odchyľujú od smeru priamočiareho pohybu v dôsledku zrážok s atómami fólie.

Experimenty tohto druhu sa uskutočňovali už predtým. Ich hlavnou myšlienkou bolo nazhromaždiť dostatok informácií z uhlov vychýlenia častíc, aby sa dalo niečo definitívne povedať o štruktúre atómu. Na začiatku dvadsiateho storočia už vedci vedeli, že atóm obsahuje negatívne nabité elektróny. Prevládala však myšlienka, že atóm je niečo ako kladne nabitá jemná mriežka naplnená negatívne nabitými hrozienkovými elektrónmi – model nazývaný „model hrozienkovej mriežky“. Na základe výsledkov takýchto experimentov sa vedci dokázali naučiť niektoré vlastnosti atómov - najmä odhadnúť poradie ich geometrických veľkostí.

Rutherford však poznamenal, že žiadny z jeho predchodcov sa ani len nepokúsil experimentálne otestovať, či sú niektoré častice alfa vychýlené pod veľmi veľkými uhlami. Model hrozienkovej mriežky jednoducho neumožňoval existenciu štruktúrnych prvkov v atóme tak hustých a ťažkých, že by dokázali vychyľovať rýchle alfa častice pod významnými uhlami, takže sa nikto neobťažoval testovať túto možnosť. Rutherford požiadal jedného zo svojich študentov, aby inštaláciu znovu vybavil tak, aby bolo možné pozorovať rozptyl častíc alfa pod veľkými uhlami vychýlenia – len aby si očistil svedomie, aby túto možnosť úplne vylúčil. Detektor bola obrazovka pokrytá sulfidom sodným, materiálom, ktorý vytvára fluorescenčný záblesk, keď naň zasiahne alfa častica. Predstavte si prekvapenie nielen študenta, ktorý experiment priamo realizoval, ale aj samotného Rutherforda, keď sa ukázalo, že niektoré častice boli vychýlené v uhloch až 180°!

V rámci zavedeného modelu atómu sa výsledok nedal interpretovať: v hrozienkovej mriežke jednoducho nie je nič, čo by mohlo odrážať silnú, rýchlu a ťažkú ​​alfa časticu. Rutherford bol nútený dospieť k záveru, že v atóme je väčšina hmoty sústredená v neuveriteľne hustej látke umiestnenej v strede atómu. A zvyšok atómu sa ukázal byť o mnoho rádov menej hustý, ako sa pôvodne predpokladalo. Zo správania rozptýlených častíc alfa tiež vyplývalo, že v týchto superhustých centrách atómu, ktoré Rutherford nazval jadrá koncentruje sa aj celý kladný elektrický náboj atómu, pretože len sily elektrického odpudzovania môžu spôsobiť rozptyl častíc pod uhlom väčším ako 90°.

O niekoľko rokov neskôr Rutherford rád použil túto analógiu o svojom objave. V jednej juhoafrickej krajine boli colníci varovaní, že do krajiny sa chystá prepašovať veľká zásielka zbraní pre rebelov ukrytá v balíkoch bavlny. A teraz, po vyložení, stojí colník pred celým skladom plným balíkov bavlny. Ako môže určiť, ktoré balíky obsahujú pušky? Colník problém vyriešil jednoducho: začal strieľať do balíkov, a ak sa guľky odrazili od nejakého balíka, na základe tohto znaku balíky identifikoval s pašovanými zbraňami. Takže Rutherford, keď videl, ako sa častice alfa odrážajú od zlatej fólie, si uvedomil, že vo vnútri atómu je ukrytá oveľa hustejšia štruktúra, než sa očakávalo.

Obrázok atómu, ktorý nakreslil Rutherford na základe výsledkov svojho experimentu, je nám dnes dobre známy. Atóm pozostáva zo superhustého kompaktného jadra, ktoré nesie kladný náboj, a záporne nabitých svetelných elektrónov okolo neho. Neskôr vedci poskytli spoľahlivý teoretický základ pre tento obraz ( cm. Bohr Atom), ale všetko to začalo jednoduchým experimentom s malou vzorkou rádioaktívneho materiálu a kúskom zlatej fólie.

Pozri tiež:

Ernest Rutherford, prvý barón Rutherford z Nelsonu, 1871-1937

Novozélandský fyzik. Narodil sa v Nelsone, syn remeselného farmára. Získal štipendium na štúdium na University of Cambridge v Anglicku. Po ukončení štúdia bol menovaný na Kanadskú McGill University, kde spolu s Frederickom Soddym (1877-1966) stanovil základné zákony fenoménu rádioaktivity, za čo mu v roku 1908 udelili Nobelovu cenu za chémiu. Čoskoro sa vedec presťahoval na univerzitu v Manchestri, kde pod jeho vedením Hans Geiger (1882-1945) vynašiel svoj slávny Geigerov počítač, začal skúmať štruktúru atómu a v roku 1911 objavil existenciu atómového jadra. Počas prvej svetovej vojny sa podieľal na vývoji sonarov (akustických radarov) na detekciu nepriateľských ponoriek. V roku 1919 bol vymenovaný za profesora fyziky a riaditeľa Cavendish Laboratory na univerzite v Cambridge a v tom istom roku objavil jadrový rozpad v dôsledku bombardovania vysokoenergetickými ťažkými časticami. Rutherford zostal v tejto pozícii až do konca svojho života, zároveň bol dlhé roky prezidentom Kráľovskej vedeckej spoločnosti. Pochovali ho vo Westminsterskom opátstve vedľa Newtona, Darwina a Faradaya.

Ernest Rutherford (1871-1937).

Anglický fyzik, zakladateľ jadrovej fyziky, člen Kráľovskej spoločnosti v Londýne (1903, prezident v rokoch 1925-1930) a väčšiny akadémií po celom svete. Narodil sa v Brightwater (Nový Zéland). V roku 1899 v roku 1900 objavil alfa a beta lúče - produkt rozpadu rádia (emanácia) a zaviedol pojem polčas rozpadu. Spolu s F. Soddym v rokoch 1902 - 1903. vyvinul teóriu rádioaktívneho rozpadu a zaviedol zákon rádioaktívnych premien. V roku 1903 dokázal, že alfa lúče pozostávajú z kladne nabitých častíc (Nobelova cena za chémiu, 1908).

V roku 1908 spolu s G. Geigerom skonštruoval zariadenie na zaznamenávanie jednotlivých nabitých častíc (Geigerov počítač). Inštalovaný v roku 1911 zákon rozptylu častíc alfa atómami rôznych prvkov (Rutherfordov vzorec), ktorý umožnil v roku 1911 vytvoriť nový model atómu – planetárny (Rutherfordov model).

Predložil myšlienku umelej transformácie atómových jadier (1914). V roku 1919 uskutočnil prvú umelú jadrovú reakciu, premieňajúc dusík na kyslík, čím položil základy spoločnej jadrovej fyziky, objavil protón. V roku 1920 predpovedal existenciu neutrónu a deuterónu. Spolu s M. Oliphantom to v roku 1933 experimentálne dokázal. platnosť zákona o vzťahu hmoty a energie pri jadrových reakciách. V roku 1934 uskutočnila fúznu reakciu deuterónov s tvorbou trícia.

Prvé experimenty na štúdium štruktúry atómu podnikol Ernest Rutherford v roku 1911. Uskutočnili sa vďaka objavu fenoménu rádioaktivity, pri ktorom sa v dôsledku prirodzeného rádioaktívneho rozpadu ťažkých prvkov uvoľňujú ťažké prvky. -častice. Ukázalo sa, že tieto častice majú kladný náboj rovný náboju dvoch elektrónov, ich hmotnosť je približne 4-krát väčšia ako hmotnosť atómu vodíka, t. sú to ióny atómu hélia (). Energia častíc sa mení od eV pre urán po eV pre tórium. Rýchlosť častíc je m/s, takže sa dajú použiť na „prestrelenie“ tenkej kovovej fólie. Informácie o rozptyle častíc sú znázornené na obr. 1.

Výskum ukázal, že malý počet častíc sa výrazne odchýlil od pôvodného smeru pohybu. V niektorých prípadoch bol uhol rozptylu takmer 180 stupňov. Na základe získaných údajov urobil E. Rutherford závery, ktoré tvorili základ planetárny model atómu:

Existuje jadro, v ktorom je sústredená takmer celá hmotnosť atómu a všetok jeho kladný náboj a rozmery jadra sú oveľa menšie ako rozmery samotného atómu;

Elektróny, ktoré tvoria atóm, sa pohybujú okolo jadra po kruhových dráhach.

Na základe týchto dvoch premis a za predpokladu, že interakcia medzi dopadajúcou časticou a kladne nabitým jadrom je určená Coulombovými silami, Rutherford zistil, že atómové jadrá majú rozmery ()m, t.j. sú () krát menšie ako veľkosť atómov.

Model atómu navrhnutý Rutherfordom pripomína slnečnú sústavu, t.j. v strede atómu je jadro („Slnko“) a elektróny – „planéty“ – sa pohybujú po dráhach okolo neho. Preto bol nazvaný Rutherfordov model planetárny atómový model.

Tento model bol krokom vpred k modernému chápaniu štruktúry atómu. Základný koncept atómové jadro, v ktorom celý kladný náboj atómu a takmer celá jeho hmotnosť sú sústredené, si svoj význam zachovala dodnes.

Avšak predpoklad, že elektróny sa pohybujú po kruhových dráhach nezlučiteľné ani so zákonmi klasickej elektrodynamiky, ani s čiarovým charakterom emisných spektier atómových plynov.

Ukážme si, čo bolo povedané o Rutherfordovom planetárnom modeli, na príklade atómu vodíka, ktorý pozostáva z masívneho jadra (protónu) a elektrónu, ktorý sa okolo neho pohybuje po kruhovej dráhe. Vzhľadom k tomu, orbitálny polomer m (prvá Bohrova dráha) a rýchlosť elektrónu m/s, jeho normálne zrýchlenie . Elektrón pohybujúci sa zrýchlením po kruhovej dráhe je dvojrozmerný oscilátor. Preto by mal podľa klasickej elektrodynamiky vyžarovať energiu vo forme elektromagnetickej vlny. V dôsledku toho sa elektrón nevyhnutne priblíži k jadru v čase s. V skutočnosti je však atóm vodíka stabilným elektromechanickým systémom „s dlhou životnosťou“.

Ernest Rutherford je jedným zo zakladateľov základnej doktríny o vnútornej štruktúre atómu. Vedec sa narodil v Anglicku v rodine prisťahovalcov zo Škótska. Rutherford bol štvrtým dieťaťom v jeho rodine a ukázalo sa, že je najtalentovanejší. Podarilo sa mu špeciálne prispieť k teórii atómovej štruktúry.

Počiatočné predstavy o štruktúre atómu

Treba poznamenať, že predtým, ako sa uskutočnil Rutherfordov slávny experiment o rozptyle častíc alfa, dominantnou myšlienkou o štruktúre atómu bol Thompsonov model. Tento vedec si bol istý, že kladný náboj rovnomerne vyplnil celý objem atómu. Thompson veril, že záporne nabité elektróny ním boli akoby rozptýlené.

Predpoklady vedeckej revolúcie

Po skončení školy dostal Rutherford ako najtalentovanejší študent grant 50 libier na ďalšie vzdelávanie. Vďaka tomu mohol ísť na vysokú školu na Nový Zéland. Potom mladý vedec zloží skúšky na univerzite v Canterbury a začne vážne študovať fyziku a chémiu. V roku 1891 mal Rutherford svoju prvú prednášku na tému „Vývoj prvkov“. Prvýkrát v histórii načrtla myšlienku, že atómy sú zložité štruktúry.

V tom čase dominovala vo vedeckých kruhoch Daltonova myšlienka, že atómy sú nedeliteľné. Všetkým okolo Rutherforda sa jeho nápad zdal úplne šialený. Mladý vedec sa musel neustále ospravedlňovať svojim kolegom za svoj „nezmysel“. Ale po 12 rokoch sa Rutherfordovi stále podarilo dokázať, že mal pravdu. Rutherford mal možnosť pokračovať vo svojom výskume v Cavendish Laboratory v Anglicku, kde začal študovať procesy ionizácie vzduchu. Prvým objavom Rutherforda boli lúče alfa a beta.

Rutherfordova skúsenosť

Objav možno stručne opísať takto: v roku 1912 Rutherford spolu so svojimi asistentmi uskutočnil svoj slávny experiment – ​​častice alfa boli emitované z oloveného zdroja. Všetky častice, okrem tých, ktoré boli absorbované olovom, sa pohybovali pozdĺž inštalovaného kanála. Ich úzky prúd padal na tenkú vrstvu fólie. Táto čiara bola kolmá na list. Rutherfordov experiment s rozptylom častíc alfa dokázal, že častice, ktoré prešli priamo cez fóliu, spôsobili na obrazovke takzvané scintilácie.

Táto obrazovka bola potiahnutá špeciálnou látkou, ktorá začala žiariť, keď na ňu dopadli častice alfa. Priestor medzi vrstvou zlatej fólie a clonou bol vyplnený vákuom, aby sa zabránilo rozptýleniu alfa častíc do vzduchu. Takéto zariadenie umožnilo výskumníkom pozorovať rozptyl častíc pod uhlom asi 150°.

Ak fólia nebola použitá ako prekážka pred lúčom alfa častíc, potom sa na obrazovke vytvoril svetelný kruh scintilácií. Ale akonáhle bola pred ich lúč umiestnená bariéra zo zlatej fólie, obraz sa veľmi zmenil. Záblesky sa objavili nielen mimo tohto kruhu, ale aj na opačnej strane fólie. Rutherfordov experiment s rozptylom alfa častíc ukázal, že väčšina častíc prešla fóliou bez viditeľných zmien ich trajektórie.

V tomto prípade boli niektoré častice vychýlené pod dosť veľkým uhlom a dokonca boli odhodené späť. Na každých 10 000 častíc voľne prechádzajúcich vrstvou zlatej fólie bola iba jedna vychýlená o uhol presahujúci 10° - výnimočne jedna z častíc bola o takýto uhol vychýlená.

Dôvod, prečo boli častice alfa vychýlené

To, čo Rutherfordov experiment podrobne preskúmal a dokázal, je štruktúra atómu. Táto situácia naznačovala, že atóm nie je súvislá formácia. Väčšina častíc voľne prešla cez fóliu s hrúbkou jedného atómu. A keďže hmotnosť častice alfa je takmer 8 000-krát väčšia ako hmotnosť elektrónu, ten nemohol výrazne ovplyvniť trajektóriu častice alfa. To by mohlo urobiť iba atómové jadro - teleso malej veľkosti, ktoré má takmer všetku hmotnosť a všetok elektrický náboj atómu. V tom čase sa to stalo pre anglického fyzika významným prelomom. Rutherfordova skúsenosť sa považuje za jeden z najdôležitejších krokov vo vývoji vedy o vnútornej štruktúre atómu.

Ďalšie objavy uskutočnené v procese štúdia atómu

Tieto štúdie poskytli priamy dôkaz, že kladný náboj atómu sa nachádza vo vnútri jeho jadra. Táto plocha zaberá v porovnaní s jej celkovými rozmermi veľmi malý priestor. V tak malom objeme sa rozptyl alfa častíc ukázal ako veľmi nepravdepodobný. A tie častice, ktoré prešli blízko oblasti atómového jadra, zaznamenali prudké odchýlky od trajektórie, pretože odpudivé sily medzi časticami alfa a atómovým jadrom boli veľmi silné. Rutherfordov experiment s rozptylom alfa častíc dokázal pravdepodobnosť, že alfa častica zasiahne priamo jadro. Pravda, pravdepodobnosť bola veľmi malá, no stále nie nulová.

Toto nebola jediná skutočnosť, ktorú Rutherfordova skúsenosť dokázala. Štruktúru atómu krátko skúmali jeho kolegovia, ktorí urobili množstvo ďalších dôležitých objavov. Okrem učenia, že častice alfa sú rýchlo sa pohybujúce jadrá hélia.

Vedec dokázal opísať štruktúru atómu, v ktorom jadro zaberá malú časť celkového objemu. Jeho experimenty dokázali, že takmer celý náboj atómu je sústredený v jeho jadre. V tomto prípade nastávajú oba prípady vychýlenia častíc alfa, ako aj prípady ich kolízie s jadrom.

Rutherfordove experimenty: jadrový model atómu

V roku 1911 Rutherford po mnohých štúdiách navrhol model štruktúry atómu, ktorý nazval planetárny. Podľa tohto modelu sa vo vnútri atómu nachádza jadro, ktoré obsahuje takmer celú hmotnosť častice. Elektróny sa pohybujú okolo jadra podobným spôsobom, ako sa pohybujú planéty okolo Slnka. Z ich kombinácie vzniká takzvaný elektrónový oblak. Atóm má neutrálny náboj, ako ukázal Rutherfordov experiment.

Štruktúra atómu sa neskôr stala predmetom záujmu vedca menom Niels Bohr. Bol to on, kto dokončil Rutherfordovo učenie, pretože pred Bohrom sa planetárny model atómu začal stretávať s ťažkosťami pri vysvetľovaní. Keďže sa elektrón pohybuje okolo jadra po určitej dráhe so zrýchlením, skôr či neskôr musí dopadnúť na jadro atómu. Niels Bohr však dokázal, že vo vnútri atómu už neplatia zákony klasickej mechaniky.

Klasické experimenty so štúdiom štruktúry atómu uskutočnil Sir Ernest Rutherford v roku 1911. Rutherford uskutočnil experimenty na štúdium rozptylu častíc alfa tenkými plátmi kovovej fólie. Náraz na atómy sa uskutočnil ich bombardovaním lúčom masívnych častíc. Experimentálna schéma je znázornená na obr. 1.

Tenká zlatá fólia F (hrúbka fólie bola asi 10 -7 m, bolo na nej umiestnených asi 400 atómov) bola umiestnená vo vnútri sférickej clony E. Cez otvor v clone prechádzal lúč rýchlych alfa častíc emitovaných rádioaktívnym liečivo obsiahnuté v olovenej nádobke dopadlo kolmo na platňu R. Častice alfa sú plne ionizovaný atóm hélia s hmotnosťou rovnajúcou sa 4,0015 amu. a poplatok rovný + 2e

(e je hodnota elementárneho elektrického náboja). Rýchlosť častice alfa bola rádovo 10 7 m/s, energia bola 4,05 MeV. Keď je hrúbka fólie malá, zrážka alfa častíc je takmer jediná, t.j. každá častica sa zrazí iba s jedným atómom, čím sa zmení smer svojho letu.

Vnútorné steny obrazovky boli potiahnuté fosforom, látkou, v ktorej dochádzalo k zábleskom tam, kde dopadali častice alfa. To umožnilo registrovať alfa častice pomocou M zariadenia, rozptýlené atómami pod rôznymi uhlami θ od pôvodného smeru. Experimenty s rozptylom častíc alfa umožnili stanoviť nasledujúce vzorce.

1. Prevažná väčšina alfa častíc prechádza fóliou takmer voľne: nie sú vychýlené a nestrácajú energiu.

2. Len malá časť častíc (≈ 0,01 %, teda jedna desaťtisícina) sa otočila späť, čiže zmenila smer pohybu o uhol väčší ako 90 stupňov.

Výsledky Rutherfordových experimentov možno vysvetliť na základe predpokladu, že všetok kladný náboj a takmer celá hmotnosť atómu sú sústredené v malej oblasti atómu - jadra, ktorého rozmery sú asi 10 -14 m. nabité elektróny sa pohybujú okolo jadra v obrovskej (v porovnaní s jadrom ) oblasti, ktorej veľkosť je asi 10 -10 m.

Tento predpoklad je základom jadrový model atómu, ktorý sa nazýva aj planetárny. Počet elektrónov v atóme sa rovná atómovému číslu prvku v Mendelejevovej periodickej tabuľke. Okrem toho sa ukázalo, že sily spájajúce elektróny s jadrom podliehajú Coulombovmu zákonu.

Jadrový model však odporuje zákonom klasickej elektrodynamiky. V skutočnosti, ak je elektrón v pokoji v atóme, musí dopadnúť na jadro pod vplyvom Coulombovej príťažlivej sily. Ak elektrón obieha okolo jadra, mal by vyžarovať elektromagnetické pole. Zároveň žiarením stráca energiu, rýchlosť pohybu sa znižuje a elektrón musí nakoniec dopadnúť na jadro. Emisné spektrá atómov by v tomto prípade mali byť spojité a životnosť atómu by nemala presiahnuť 10 -7 s. V skutočnosti sú atómy stabilné a emisné spektrá atómov sú diskrétne.