Эрнест Резерфорд
Выполнила: Васильева Лера
Ученица 9 класса
Эрнест Резерфорд- британский физик новозеландского происхождения.
Известен как «отец» ядерной физики. Лауреат Нобелевской премии по химии 1908 года. Все опыты, поставленные Резерфордом, носили фундаментальный характер и отличались исключительной простотой и ясностью.
В 1911 году своим знаменитым опытом рассеяния α-частиц доказал существование в атомах положительного заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов вокруг него. На основе результатов опыта создал планетарную модель атома.
Биография
Резерфорд родился в Новой Зеландии в небольшом посёлке Спринг-Грув, расположенном на севере Южного острова близ города Нельсона, в семье фермера, выращивавшего лён. Отец - Джеймс Резерфорд, иммигрировал из г. Перт (Шотландия). Мать - Марта Томпсон, родом из Хорнчёрча, графство Эссекс, Англия. В это время другие шотландцы эмигрировали в Квебек (Канада), но семье Резерфорд не повезло и бесплатный билет на пароход правительство предоставило до Новой Зеландии, а не до Канады.
Эрнест был четвёртым ребёнком в семье из двенадцати детей. Имел удивительную память, богатырское здоровье и силу. С отличием окончил начальную школу, получив 580 баллов из 600 возможных и премию в 50 фунтов стерлингов для продолжения учёбы в колледже Нельсона. Очередная стипендия позволила ему продолжить обучение в Кентербери-колледже в Крайстчёрче (ныне Новозеландский университет). В те времена это был маленький университет со 150 студентами и всего 7 профессорами. Резерфорд увлекается наукой и с первого дня начинает исследовательскую работу.
Резерфорд планировал заниматься детектором радиоволн или волн Герца, сдать экзамены по физике и получить степень магистра. Но в следующем году оказалось, что государственная почта Великобритании выделила деньги Маркони на эту же самую работу и отказалась её финансировать в Кавендишской лаборатории. Так как стипендии не хватало даже на еду, Резерфорд вынужден был начать работать репетитором и ассистентом у Дж. Дж. Томсона по теме изучения процесса ионизации газов под действием рентгеновских лучей. Вместе с Дж. Дж. Томсоном Резерфорд открывает явление насыщения тока при ионизации газа.
В 1898 году Резерфорд открывает альфа- и бета-лучи. Спустя год Поль Вийяр открыл гамма-излучение (название этого типа ионизирующего излучения, как и первых двух, предложено Резерфордом).
В 1908 году Резерфорду была присуждена Нобелевская премия по химии «за проведённые им исследования в области распада элементов в химии радиоактивных веществ». В 1914 году Резерфорд удостоен дворянского титула и становится «сэром Эрнстом». 12 февраля в Букингемском дворце король посвятил его в рыцари: он был облачён в придворный мундир и препоясан мечом. Свой геральдический герб, утверждённый в 1931 году, пэр Англии барон Резерфорд Нельсон (так стал зваться великий физик после возведения в дворянское звание) увенчал птицей киви, символом Новой Зеландии. Рисунок герба - изображение экспоненты - кривой, характеризующей монотонный процесс убывания со временем числа радиоактивных атомов.
Герб Эрнеста Резерфорда
Научная деятельность
1904 год - «Радиоактивность».
1905 год - «Радиоактивные превращения».
1930 год - «Излучения радиоактивных веществ» (в соавторстве с Дж. Чедвиком и Ч. Эллисом).
Изучение явления радиоактивности
После открытия радиоактивных элементов началось активное изучение физической природы их излучения. Резерфорду удалось обнаружить сложный состав радиоактивного излучения.
Опыт состоял в следующем. Радиоактивный препарат помещали на дно узкого канала свинцового цилиндра, напротив помещалась фотопластинка. На выходившее из канала излучение действовало магнитное поле. При этом вся установка находилась в вакууме.
Схема опыта по обнаружению сложного состава радиоактивного излучения. 1 - радиоактивный препарат, 2 - свинцовый цилиндр, 3 - фотопластинка.
Таким образом, было установлено, что при заряде, равном двум элементарным, альфа-частица имеет четыре атомные единицы массы. Из этого следует, что альфа-излучение - это поток ядер гелия.
В 1920 году Резерфорд высказал предположение, что должна существовать частица массой, равной массе протона, но не имеющая электрического заряда - нейтрон. Однако обнаружить такую частицу ему не удалось. Её существование было экспериментально доказано Джеймсом Чедвиком в 1932 году.
Кроме того, Резерфорд уточнил на 30 % отношение заряда электрона к его массе.
Эксперимент Гейгера - Марсдена с золотой фольгой
Резерфорд - один из немногих лауреатов Нобелевской премии, кто сделал свою самую известную работу после её получения. Совместно с Гансом Гейгером и Эрнстом Марсденом в 1909 году, он провёл эксперимент, который продемонстрировал существование ядра в атоме. Резерфорд попросил Гейгера и Марсдена в этом эксперименте искать альфа-частицы с очень большими углами отклонения, что не ожидалось от модели атома Томсона в то время. Такие отклонения, хотя и редкие, были найдены, и вероятность отклонения оказалась гладкой, хотя и быстро убывающей функцией угла отклонения.
Резерфорд смог интерпретировать полученные в результате эксперимента данные, что привело его к разработке планетарной модели атома в 1911 году. Согласно этой модели атом состоит из очень маленького положительно заряженного ядра, содержащего большую часть массы атома, и обращающихся вокруг него лёгких электронов.
Схема опыта по рассеянию ɑ-частиц. 1 - радиоактивный препарат, 2 - свинцовый цилиндр, 3 - фольга из исследуемого материала, 4 - полупрозрачный экран, покрытый ZnS, 5 - микроскоп.
Вверху: Ожидаемые результаты: α-частицы, проходящие через ядро в модели Томсона. Внизу: Наблюдаемые результаты: небольшая часть частиц отклоняется, указывая на небольшой, концентрированный положительный заряд. Обратите внимание, что изображения не в масштабе, а в действительности ядро значительно меньше, чем электронная оболочка.
Эрнест Резерфорд скончался 19 октября 1937 года через четыре дня после срочной операции по поводу неожиданного заболевания - ущемления грыжи - в возрасте 66 лет (хотя его родители прожили до 90 лет). Он был похоронен в Вестминстерском аббатстве, рядом с могилами Ньютона, Дарвина и Фарадея.
В честь Эрнеста Резерфорда названы:
химический элемент номер 104 в периодической системе - Резерфордий, впервые синтезированный в 1964 году и получивший данное название в 1997 (до этого носил название «Курчатовий»).
лаборатория Резерфорда - Эплтона, одна из национальных лабораторий Великобритании, открытая в 1957 году.
астероид (1249) Резерфордия.
Медаль и премия Резерфорда Института физики (Великобритания).
Скульптура молодого Эрнеста Резерфорда. Мемориал в Новой Зеландии
Cлайд 1
Cлайд 2
Cлайд 3
В 1911 году Резерфорд экспериментально подвергнул проверке модель атома Томсона. Пропуская пучок α-частиц через тонкую золотую фольгу, Эрнест Резерфорд обнаружил, что какая-то часть частиц отклоняется на довольно значительный угол от своего первоначального направления, а небольшая часть α-частиц отражается от фольги. Но согласно модели атома Томсона, эти α-частицы при взаимодействии с атомами фольги должны отклоняться на малые углы, порядка 2˚. Результаты эксперимента настолько удивили Резерфорда, что он воскликнул: «… неправдоподобно так же, как если бы вы выстрелили пятнадцатифунтовым снарядом в папиросную бумагу, а снаряд отскочил бы обратно и убил бы вас самих». Резерфорд показал, что модель Томсона находится в противоречии с его опытами. Главный эксперимент Резерфорда
Cлайд 4
Э. Резерфорд родился 30.08. 1871 в Новой Зеландии, в многодетной семье; Учился отлично в Кентерберийском гуманитарном колледже Новозеландского университета; 1892 году - получил степень бакалавра гуманитарных наук; 1894 году - получил степень бакалавра естественных наук; 1895 году -магистр гуманитарных наук, лучше всех сдав экзамены по математике и физике.; 1895 год – как лучший студент направлен в Англию в Кавендишскую лабораторию Кембриджа под руководство Дж.Томпсона; Этапы жизни – «отца» ядерной физики Э. Резерфорда Библиотека в Кембридже
Cлайд 5
Cлайд 6
Резерфорд родился в Новой Зеландии в небольшом посёлке Спринг-Грув (англ. Spring Grove), расположенном на севере Южного острова близ города Нельсона, в семье фермера, выращивавшего лён. Отец - Джеймс Резерфорд, иммигрировал из г. Перт (Шотландия). Мать - Марта Томпсон, родом из Хорнчёрча, графство Эссекс, Англия. В это время другие шотландцы эмигрировали в Квебек (Канада), но семье Резерфорд не повезло и бесплатный билет на пароход правительство предоставило до Новой Зеландии, а не до Канады. Эрнест был четвёртым ребёнком в семье из двенадцати детей. Имел удивительную память, богатырское здоровье и силу. Скульптура молодого Эрнеста Резерфорда. Мемориал в Новой Зеландии Биография
Cлайд 7
Главный эксперимент Резерфорда Бомбардировка тонкой пластинки из золота α-частицами K – свинцовый контейнер с радиоактивным веществом, Э – экран, покрытый сернистым цинком, Ф – золотая фольга, M – микроскоп 1-атом золота 2-α-частицы
Cлайд 8
Модель атома В центре атома, подобно Солнцу в Солнечной системе - ядро, в котором, несмотря на его относительно малые размеры, сосредоточена вся масса атома. А вокруг него, подобно планетам, двигающимся вокруг Солнца, вращаются электроны.
Cлайд 9
Коллеги и ученики Э.Резерфорда В своей работе и жизни Э.Резерфорд встречался со многими учеными физиками, химиками, будущими лауреатами Нобелевской премии: Джозеф Джон Томсон Петр Леонидович Капица Мария Склодовская-Кюри Генри Мозли Джеймс Чедвик Энрико Ферми
Cлайд 10
Признание общества 1914 год – получил дворянский титул и становится «сэром Эрнстом » 1923 год – президент Британской ассоциации 1925 год – президент Королевского общества 1931 год – титул барона, лорд Резерфорд оф Нельсон 1931 год – титул пэра 1933 год - президент Академического совета помощи, бежавшим из Германии
Cлайд 11
Личность Резерфорда постоянно поражала всех, кто с ним встречался. Он был крупным человеком с громким голосом, беспредельной энергией и заметным недостатком скромности. Когда коллеги отмечали сверхъестественную способность Резерфорда всегда находиться "на гребне волны" научных исследований, он сразу отвечал: "А почему бы и нет? Ведь это я вызвал волну, не так ли?" Немногие ученые стали бы возражать против этого утверждения. Личность Резерфорда
Cлайд 12
Интересные факты За добрый нрав студенты прозвали Резерфорда Крокодилом. В 1931 году «Крокодил» выхлопотал 15 тысяч фунтов стерлингов на постройку и оборудование специального здания лаборатории для Капицы. В феврале 1933 года в Кембридже состоялось торжественное открытие лаборатории. На торцевой стене 2- этажного здания был высечен по камню огромный, во всю стену крокодил. Его по заказу Капицы сделал известный скульптор Эрик Гилл. Резерфорд сам объяснил, что это он. Входную дверь открыли позолоченным ключом в форме крокодила. Э. Резерфорд, открывший ядро атома, негативно отзывался о перспективах ядерной энергетики: «Каждый, кто надеется, что преобразования атомных ядер станут источником энергии, исповедует вздор» Когда Пётр Капица приехал работать в Кембридж к Резерфорду, то он ему сказал что штат лаборатории уже укомплектован. Тогда Капица спросил: - Какую допустимую погрешность вы допускаете в экспериментах? - Обычно около 3 % - А сколько человек работает в лаборатории? - 30 - Тогда 1 человек составляет примерно 3 % от 30 Резерфорд рассмеялся и принял Капицу в качестве «допустимой ошибки». Получив в 1908 г. известие о присуждении ему Нобелевской премии по химии, Резерфорд заявил: «Вся наука - или физика, или коллекционирование марок» (All science is either physics or stamp collecting) Правнук Эрнеста Резерфорда - Майкл Резерфорд - известен благодаря участию в прог-рок группе Genesis и своей группе Mike & the Mechanics.
Cлайд 13
Список интернет ресурсов http://ru.wikipedia.org/wiki/%C0%F2%EE%EC http://www.edu.delfa.net/Interest/biography/biblio.htm http://textik.ru/citations/topic/nauka/? fiz.1september.ru›2006/21/12.htm http://class-izika.narod.ru/9_35.htm http://fizika.ayp.ru/9/9_1.html http://www.newreferat.com/ref-12715-1.html
Cлайд 14
2 слайд
Эрнест Резерфорд (Rutherford Ernst) 30.08.1871-19.10.1937 Английский физик, уроженец Новой Зеландии, основоположник ядерной физики, автор планетарной модели атома, член (в 1925-30 президент) Лондонского Королевского общества, член всех академий наук мира, в том числе (с 1925) иностранный член АН СССР, лауреат Нобелевской премии по химии (1908), создатель большой научной школы. Исследования посвящены радиоактивности, атомной и ядерной физике. Своими фундаментальными открытиями в этих областях заложил основы современного учения о радиоактивности и теории строения атома. Из коллекции www.eduspb.com Из коллекции www.eduspb.com
3 слайд
4 слайд
5 слайд
В Кавендишевской лаборатории Из коллекции www.eduspb.com Из коллекции www.eduspb.com
6 слайд
7 слайд
8 слайд
9 слайд
Краткая биография 1876 - 1888 - годы начального ученичества - школы в Фоксхилле к Хэйвлокке. Нельсоновский колледж для мальчиков. 1889 -Эрнест Резерфорд поступает в Кентерберийский колледж Новозеландского универси тета (Крайстчерч, Южный остров). - Степень бакалавра искусств. - Степень магистра искусств. 1884 - Начало работы над созданием магнитного детектора электромагнитных волн. 1895 - Степень бакалавра наук. Стипендия имени Всемирной выставки 1851 года.Резерфорд поступает в Кавендишевскую лабораторию Кембриджского университета (Англия). Первый докторант (research-student) Дж. Дж. Томсона. 1896- 1887 - Вместе с Дж. Дж. Томсоном Резерфорд изучает процесс ионизации газов под действием рентгеновых лучей. Прекращение работы над магнитным детектором. 1898 - Первые шаги Резерфорда В исследовании радиоактивности. Открытие неоднородности беккерелевой радиации - альфа- и бета-лучей. Профессор МакГилльского университета в Монреале. 1899 - Открытие эманации тория. 1901 - 1902 - Совместные исследования с Фредериком Содди. Отрытые естественного превращения элементов и создание теории радиоактивного распада атомов. - Избрание в члены Лондонского Королевского общества. - Первая книга Резерфорда - «Радио-активностъ». Первая Бейкерианская лекция - «Последовательность превращений в радиоактивных семействах» Из коллекции www.eduspb.com Из коллекции www.eduspb.com
10 слайд
1905 - Вторая книга Резерфорда - «Радиоактивные превращения» (цикл Силлимэновских лекций в Иельском университете, США). 1906 - Первые эксперименты по рассеянию альфа-частиц в веществе. 1907 - Переезд в Англию. Начало профессорской деятельности в университете Виктории (Манчестер). 1908 - Разработка вместе с Гансом Гейгером метода счета альфа-частиц. Окончательное установление вместе с Томасом Ройдсом гелиевой природы альфа-лучей. Нобелевская премия по химии. 1909 - 1910 - Конструирование планетарной модели атома и созревание идеи существования атомного ядра. 1911 -- Появление в «Philosophical magazine» работы Резерфорда - «Рассеяние альфа- и бета-радиаций в веществе и Структура Атома». 1912 - Начало дружбы и сотрудничества с Нильсом Бором. 1913 - Резерфорд препровождает в печать работу Нильса Бора «О структуре атомов и молекул». - Резерфорд препровождает в печать работу Генри Мозли «Высокочастотные спектры элементов». 1914 - Резерфорд получает дворянство и становится сэром Эрнстом. 1915-1917 - Работа над детектированием немецких подводных лодок. Резерфорд - «офицер связи» британско го Комитета по изобретениям и исследованиям. 1917- Начало экспериментов, завершившихся открытием искусственного превращения элементов. 1919- Появление в «Philosophical magazine» работы Резерфорда - «Аномальный эффект в азоте» (четвертой статьи из цикла «Столкновение альфа-ча стиц с легкими ядрами»). Открытие искусственного расщепления атомного ядра. - Вторая Бэйкерианская лекция - «Ядерная структура атомов». Предсказание возможного существова ния нейтрона, дейтерия, трития и гелия-3. Из коллекции www.eduspb.com Из коллекции www.eduspb.com
11 слайд
1921 - Начало сотрудничества и дружбы с П. Л. Капицей. 1923 - Президент Британской ассоциации, конгресс в Ливерпуле. 1925 -1930 - Президент Королевского общества. 1930 - Появление третьей книги Резерфорда, написанной в соавторстве с Дж. Чадвиком и Ч. Эллисом - «Излучения радиоактивных веществ». 1931 - Резерфорд получает титул барона и становится лордом Резерфордом оф Нельсон. 1932 - Резерфорд представляет Королевскому обществу Дж. Коккрофта и Э. Уолтона, проведших первую ядерную реакцию с ускоренными протонами. В том же заседании Дж. Чадвик докладывает об открытии нейтрона. 1933 - Открытие Монд- лаборатории. - Резерфорд - президент Академического совета помощи изгнанникам из гитлеровской Германии и других стран Европы. 1934 - Вместе с Маркусом Олифантом и П. Хартеком Резерфорд проводит первые ядерные реакции с тяжелым водородом. 1937- Последняя книга Резерфорда - популярная «Современная алхимия». 19 октября - Кончина Резерфорда. Из коллекции www.eduspb.com Из коллекции www.eduspb.com
Слайд 2
- Эрнест Резерфорд считается величайшим физиком-экспериментатором двадцатого столетия. Он является центральной фигурой в наших познаниях в области радиоактивности, а также человеком, который положил начало ядерной физике. Помимо своего огромного теоретического значения его открытия получили широкий спектр применения, включая: ядерное оружие, атомные электростанции, радиоактивные исчисления и исследования радиации. Влияние трудов Резерфорда на мир огромно. Оно продолжает расти и, похоже, еще увеличится в будущем.
Слайд 3
- Родился в семье колесного мастера Джеймса Резерфорда и его жены учительницы Марты Томпсон. Кроме Эрнеста в семье было еще 6 сыновей и 5 дочерей.
Слайд 4
- В Новой Зеландии в 1889 он поступил в Кентерберийский колледж и к двадцати трем годам получил три степени (бакалавра гуманитарных наук, бакалавра естественных наук, магистра гуманитарных наук). На следующий год ему присудили право на обучение в Кембриждском университете в Англии, где он провел три года как студент-исследователь под руководством Дж. Дж. Томсона, одного из ведущих ученых того времени. В двадцать семь лет Резерфорд стал профессором физики в университете Макджил в Канаде. Там он работал девять лет и в 1907 году вернулся в Англию, чтобы возглавить физический факультет Манчестерского университета. В 1919 году Резерфорд вернулся в Кембридж, на этот раз как директор Кавендишской лаборатории, и оставался на этом посту до конца жизни.
Слайд 5
- Одно из первых открытий Резерфорда заключалось в том, что радиоактивное излучение урана состоит из двух различных компонентов, которые ученый назвал альфа- и бета-лучи. Позже он продемонстрировал природу каждого компонента (они состоят из быстродвижущихся частиц) и показал, что существует еще и третий компонент, который назвал гамма-лучами.
Слайд 6
- Но Резерфорд обнаружил, что некоторые альфа-частицы, проходя сквозь золотую фольгу, отклоняются очень сильно. Фактически некоторые вообще отлетают назад! Почувствовав, что за этим кроется нечто важное, ученый тщательно посчитал количество частиц, полетевших в каждом направлении. Затем путем сложного, но вполне убедительного математического анализа он показал единственный путь, которым можно было объяснить результаты экспериментов: атом золота состоял почти полностью из пустого пространства, а практически вся атомная масса была сконцентрирована в центре, в маленьком "ядре" атома!
Слайд 7
Слайд 8
- Открытие Резерфорда также привело к появлению новой ветви науки: изучение атомного ядра. В 1919 году он добился успеха при трансформировании ядер азота в ядра кислорода, обстреливая первые быстродвижущимися альфа-частицами. Это было достижение, о котором мечтали древние алхимики.
Слайд 9
- Почти до конца жизни он отличался крепким здоровьем и умер в Кембридже в 1937 г. после непродолжительной болезни. Резерфорд похоронен в Вестминстерском аббатстве неподалеку от могил Исаака Ньютона и Чарльза Дарвина.
Слайд 10
- Личность Резерфорда постоянно поражала всех, кто с ним встречался. Он был крупным человеком с громким голосом, беспредельной энергией и заметным недостатком скромности. Когда коллеги отмечали сверхъестественную способность Резерфорда всегда находиться "на гребне волны" научных исследований, он сразу отвечал: "А почему бы и нет? Ведь это я вызвал волну, не так ли?" Немногие ученые стали бы возражать против этого утверждения.
Посмотреть все слайды
Слайд 1
Описание слайда:
Слайд 2
Описание слайда:
Слайд 3
Описание слайда:
Слайд 4
Описание слайда:
Слайд 5
Описание слайда:
Слайд 6
Описание слайда:
Но Резерфорд обнаружил, что некоторые альфа-частицы, проходя сквозь золотую фольгу, отклоняются очень сильно. Фактически некоторые вообще отлетают назад! Почувствовав, что за этим кроется нечто важное, ученый тщательно посчитал количество частиц, полетевших в каждом направлении. Затем путем сложного, но вполне убедительного математического анализа он показал единственный путь, которым можно было объяснить результаты экспериментов: атом золота состоял почти полностью из пустого пространства, а практически вся атомная масса была сконцентрирована в центре, в маленьком "ядре" атома! Но Резерфорд обнаружил, что некоторые альфа-частицы, проходя сквозь золотую фольгу, отклоняются очень сильно. Фактически некоторые вообще отлетают назад! Почувствовав, что за этим кроется нечто важное, ученый тщательно посчитал количество частиц, полетевших в каждом направлении. Затем путем сложного, но вполне убедительного математического анализа он показал единственный путь, которым можно было объяснить результаты экспериментов: атом золота состоял почти полностью из пустого пространства, а практически вся атомная масса была сконцентрирована в центре, в маленьком "ядре" атома!
Слайд 7
Описание слайда:
Слайд 8
Описание слайда:
Слайд 9
Описание слайда:
Слайд 10
Описание слайда:
Личность Резерфорда постоянно поражала всех, кто с ним встречался. Он был крупным человеком с громким голосом, беспредельной энергией и заметным недостатком скромности. Когда коллеги отмечали сверхъестественную способность Резерфорда всегда находиться "на гребне волны" научных исследований, он сразу отвечал: "А почему бы и нет? Ведь это я вызвал волну, не так ли?" Немногие ученые стали бы Личность Резерфорда постоянно поражала всех, кто с ним встречался. Он был крупным человеком с громким голосом, беспредельной энергией и заметным недостатком скромности. Когда коллеги отмечали сверхъестественную способность Резерфорда всегда находиться "на гребне волны" научных исследований, он сразу отвечал: "А почему бы и нет? Ведь это я вызвал волну, не так ли?" Немногие ученые стали бы возражать против этого утверждения.
