|
 | §1.2. Заряд ядра |  |
Ядро имеет положительный электрический заряд, который образуют протоны. Число протонов Z называют зарядом ядра, подразумевая, что он равен величине Z*e Кл, где е = 1,602 ×10-19Кл (4,8×10-10 CГCЕ ед.) – абсолютная величина элементарного электрического заряда.
Заряд ядра был определен в 1913 г. Мозли, который измерил с помощью дифракции на кристаллах длину λ волны характеристического рентгеновского излучения для ряда химических элементов, следующих друг за другом в периодической системе элементов. Измерения показали, что λ изменяется дискретным образом от некоторой целой величины Z, которая совпадает с порядковым номером элемента и изменяется на единицу при переходе от элемента к соседнему элементу в периодической системе, а для водорода равна единице. Мозли интерпретировал эту величину как заряд ядра и установил, что (закон Мозли):
| (1.2.1) |
где a и b – константы для данной серии рентгеновского излучения и не зависят от элемента.
Закон Мозли определяет заряд ядер химического элемента косвенным образом. Прямые опыты по измерению заряда ядер на основе закона Кулона были выполнены Чедвиком в 1920 г. В 1911 г. Резерфорд, используя закон Кулона, получил формулу
|
|
которая
позволила объяснить экспериментальные результаты по рассеянию α-частиц
на тяжелых ядрах, что, в конечном итоге, привело в 1911 г. к открытию атомного
ядра и созданию ядерной модели атома. В формуле (1.2.2): N – количество
α-частиц, падающих в единицу времени на рассеиватель; dN
– количество рассеянных в единицу времени 
α-частиц
в телесный угол dΩ под
углом θ; Ze
и n – заряд ядер
рассеивателя и их концентрация;vи
mα–скорость
и масса α-частиц. Схема опыта Чедвика приведена на рис. 1.2.1. Рассеиватель
в виде кольца (заштриховано на рис 1.2.1) размещался соосно и на равных расстояниях
между источником И
и детектором α-частиц
Д. При
измерении количества dN
рассеянных α-частиц
отверстие в кольце закрывалось экраном, который поглощал прямой пучок α‑частиц
из источника в детектор. Детектор регистрировал только α‑частицы,
рассеянные в телесный угол dΩ
под угломθк
падающему пучку α-частиц.
Затем кольцо перекрывалось экраном с отверстием, и измерялась плотность тока α-частиц
в точке расположения детектора. Используя полученные данные, рассчитывалось количество
Nα‑частиц,
падающих на кольцо в единицу времени. Таким образом, если известна энергия α-частиц,
испускаемых источником, без труда определяется величина Z
в формуле (1.2.2). Некоторые из результатов, полученные Чедвиком, приведены в
таблице 1.2.1 и не оставляют сомнений в справедливости закона Мозли.
| §1.2. Заряд ядра | |
|
