原子

【演習】原子の内部構造

物理【原子】第8講『原子の内部構造』の講義内容に関連する演習問題です。 講義編を未読の方は問題を解く前にご一読ください。

原子の内部構造陰極線の実験を経て,「電子はどうやら原子の中に入っているらしい」という説が20世紀初頭に唱えられました。次の問題は「どんな感じで入っているか」です。...
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問題

[Level.1]
J.J.トムソンが提唱した原子モデルと,長岡半太郎が提唱した原子モデルについて説明せよ。

[Level.2]
ラザフォードらは原子の構造を調べるために,金の原子にα粒子をぶつける実験を行った。 次の文章のうち,この実験の結果として正しいものを選べ。

(a)α粒子は散乱されずに原子を素通りした。
(b)α粒子のほとんどが原子により大きく散乱された。
(c)α粒子のほとんどが素通りしたが,一部のα粒子は大きく散乱された。
(d)α粒子は原子に吸収された。

[Level.3]
前問において,2.6×10-14Jの運動エネルギーをもつα粒子を,金原子の十分遠方から打ち込むものとする。 α粒子がもっとも金の原子核に近づいたときの距離を求めよ。 ただし,金の原子核の電気量は1.3×10-17C,α粒子の電気量は3.2×10-19C,クーロン定数は9.0×109N・m2/C2であり,α線が近づいても金の原子核は静止したままであるとする。

この下に答えを載せていますが,まずは自力で考えてみましょう。


答え

[Level.1]
J.J.トムソンは正電荷の中に電子が存在していると考えたが,長岡半太郎は正電荷のまわりを電子が回っていると考えた。

[Level.2]
(c)

[Level.3]
1.4×10-12m

こちらの動画で詳しい解説をしています。 ぜひご覧ください!