Giải SGK Vật lí 12 Cánh diều Bài 1. Cấu trúc hạt nhân có đáp án

Để kiểm chứng mô hình nguyên tử của Thomson, Ernest Rutherford (E-nớt Rơ-dơ-pho) đã đề xuất thí nghiệm bắn các hạt α vào một lá vàng mỏng. Trong thí nghiệm này, Rutherford sử dụng các lá vàng có độ dày chỉ khoảng 10$^{-6}$ m. Các hạt α có khối lượng bằng 7300 lần khối lượng hạt electron và mang điện tích +2e. Do đó, nếu theo mô hình nguyên tử của Thomson thì tất cả các hạt α sẽ xuyên qua lớp mỏng mang điện tích dương của nguyên tử.

Tuy nhiên, kết quả thí nghiệm thực tế cho thấy, sau khi được bắn vào lá vàng mỏng, hầu hết các hạt α đi thẳng nhưng có một số hạt bị lệch so với hướng truyền ban đầu (bị tán xạ) với các góc lệch khác nhau. Trong đó, có những hạt α bị lệch ở góc lớn hơn 90°. Thí nghiệm này được gọi là thí nghiệm tán xạ hạt α.

Trong thí nghiệm tán xạ hạt α của Rutherford, các hạt α (hạt Helium với điện tích dương) được bắn vào mẫu vật chứa nguyên tử, trong trường hợp này là một lá vàng mỏng. Khi các hạt α đi qua mẫu vật, một phần chúng bị phản xạ lại, trong khi một phần khác bị giảm tốc và thay đổi hướng do tương tác với các thành phần của nguyên tử, tuy nhiên phần lớn các hạt vẫn đi thẳng và không bị đổi hướng, do đó ông đã kết luận rằng hầu hết khối lượng và tất cả điện tích dương của nguyên tử tập trung ở một vùng nhỏ tại trung tâm của nguyên tử, gọi là hạt nhân.

Do đó, bằng chứng từ thí nghiệm tán xạ hạt α của Rutherford đã cho thấy rằng hạt nhân có kích thước rất nhỏ nhưng tập trung toàn bộ điện tích dương và phần lớn khối lượng của nguyên tử.

Khối lượng nguyên tử trung bình:

$m=\frac{34{,}96855.75{,}77\%+36{,}96590.24{,}23\%}{100\%}=35{,}452\ u$

$D=\frac{m}{V}=\frac{A{.1{,}66054.10}^{-27}}{\frac{4}{3}.π.{R}_{0}^{3}.A}=\frac{{1{,}66054.10}^{-27}}{\frac{4}{3}.π.{({1{,}2.10}^{-15})}^{3}}={2{,}29.10}^{17}kg/{m}^{3}$

- So sánh: khối lượng riêng của hạt nhân lớn hơn rất nhiều khối lượng riêng của vàng (1,93.10$^{4}$ kg/m$^{3}$).