Какое количество слоев атомов преодолела альфа-частица, не столкнувшись с ядром, если толщина фольги в экспериментах

Ryzhik

39

Для решения этой задачи нужно знать размеры атомов и насколько они компактны. Помимо этого, нам понадобится информация о проникновении альфа-частицы через фольгу.

В экспериментах Резерфорда было обнаружено, что альфа-частицы (являющиеся ядрами гелия) имеют способность проникать через тонкие слои вещества, такие как фольга. Однако они могут сталкиваться с атомами вещества и изменять направление своего движения.

Нам известна толщина фольги, которая составляет 10^-5 метра. Предположим, что атомы вещества расположены в форме плотной решетки. Тогда, чтобы определить, сколько слоев атомов преодолела альфа-частица, мы должны вычислить, какое количество атомов содержится в этой толщине фольги.

На помощь приходит физическая константа, известная как атомный радиус (R), которая показывает примерное расстояние между атомами в веществе. Для упрощения рассуждений, давайте примем $R\approx {10}^{-10}$ метра. Это значение можно использовать для оценки толщины одного слоя атомов вещества.

Теперь мы можем рассчитать, сколько слоев атомов будет в 10^-5 метрах фольги. Разделим толщину фольги (10^-5 метра) на толщину одного слоя атомов ( $R\approx {10}^{-10}$ метра ):

$$\frac{{10}^{-5}\text{м}}{{10}^{-10}\text{м/слой}}={10}^5\text{слоев}$$

Таким образом, альфа-частица преодолела порядка ${10}^5$ слоев атомов, не столкнувшись с ядром, при прохождении через фольгу толщиной 10^-5 метра.