Кожушок Микола Юрійович, Кожушок Микола Юрійович, учень 11 класу Костопільської гуманітарної гімназії учень 11 класу Костопільської гуманітарної гімназії

імені Т.Г.Шевченкаімені Т.Г.Шевченка  

Розробка моделі досліду Розробка моделі досліду Резерфорда Резерфорда

з ототожнення  α-частинок з ототожнення  α-частинок із двічі іонізованими атомами гелію із двічі іонізованими атомами гелію

в середовищі Delphiв середовищі Delphi

Метою роботиМетою роботи є є розробка й дослідження моделі досліду розробка й дослідження моделі досліду Резерфорда з ототожнення  α-частинок із Резерфорда з ототожнення  α-частинок із

двічі іонізованими атомами гелію в двічі іонізованими атомами гелію в середовищі Delphi для використання в середовищі Delphi для використання в

навчальному процесі при вивченні атомної навчальному процесі при вивченні атомної фізикифізики

Завдання:Завдання:

  Обгрунтувати доцільність створення моделі досліду Обгрунтувати доцільність створення моделі досліду Резерфорда з ототожнення  α-частинок із двічі Резерфорда з ототожнення  α-частинок із двічі іонізованими атомами гелію та іі використання при іонізованими атомами гелію та іі використання при вивченні атомної фізики в школі. вивченні атомної фізики в школі.

Опрацювати теоретичний матеріал, що стосується Опрацювати теоретичний матеріал, що стосується основ технології основ технології об’єктно-орієнтованого об’єктно-орієнтованого програмуванняпрограмування в в середовищі Delphi.середовищі Delphi.

Освоїти технологію візуального проектування з Освоїти технологію візуального проектування з використанням об’єктно-орієнтованої мови використанням об’єктно-орієнтованої мови програмування Delphi. програмування Delphi.

Здійснити розробку й дослідження моделі досліду Здійснити розробку й дослідження моделі досліду Резерфорда з ототожнення  α-частинок із двічі Резерфорда з ототожнення  α-частинок із двічі іонізованими атомами гелію в середовищі Delphi. іонізованими атомами гелію в середовищі Delphi.

На початку 1903 року Резерфорд дослідним На початку 1903 року Резерфорд дослідним шляхом намагашляхом намагаввся визначити хімічний склад ся визначити хімічний склад α-α-часток. Ідея полягає в тому, щоб порівняти масу α-часток. Ідея полягає в тому, щоб порівняти масу α-частки з масами атомів відомих елементів. частки з масами атомів відомих елементів. Експеримент дозволив йому першому Експеримент дозволив йому першому ідентифікувати α-частки з атомами гелію. ідентифікувати α-частки з атомами гелію.

Альфа – частинка (α - частинка), позитивно Альфа – частинка (α - частинка), позитивно заряджена частинка, утворена 2 протонами і 2 заряджена частинка, утворена 2 протонами і 2 нейтронами. Вона ідентична ядру атома гелію-4 . нейтронами. Вона ідентична ядру атома гелію-4 . Утворюється при альфа–розпаді ядер.Утворюється при альфа–розпаді ядер.

Загальний вигляд приладу.Загальний вигляд приладу.

1 – 1 – електроскоп; електроскоп; 2 - пелюстки, зроблені з тонкої 2 - пелюстки, зроблені з тонкої

плоскої золотої фольги; плоскої золотої фольги; 3 - двадцять металевих 3 - двадцять металевих

пластин, довжиною пластин, довжиною 3 см3 см. . Кожна; Кожна;

4 - ебонітова скринька; 4 - ебонітова скринька; 5 - радіоактивний 5 - радіоактивний

випромінювач (радієва сіль); випромінювач (радієва сіль); 6 - вхідна трубка;6 - вхідна трубка;7 - вихідна трубка7 - вихідна трубка

І етапІ етап Прикладаючи сильне магнітне поле, спрямоване Прикладаючи сильне магнітне поле, спрямоване

перпендикулярно площинам пластинок, Резерфорд перпендикулярно площинам пластинок, Резерфорд майже повністю припиняв іонізацію в камері майже повністю припиняв іонізацію в камері електроскопа (викликану електричним зарядом α - електроскопа (викликану електричним зарядом α - частинок), що фіксувалось опаданням листочків частинок), що фіксувалось опаданням листочків електроскопуелектроскопу

Висновок після І етапуВисновок після І етапу α-частинки – це електрично заряджені частинки з α-частинки – це електрично заряджені частинки з

великою енергією, які швидко рухаються (якби вони великою енергією, які швидко рухаються (якби вони рухалися повільно, тобто володіли невеликою енергією, рухалися повільно, тобто володіли невеликою енергією, то для припинення іонізації не було б потрібне настільки то для припинення іонізації не було б потрібне настільки сильне магнітне поле).сильне магнітне поле).

Основні етапи експерименту Основні етапи експерименту

Основні етапи експерименту Основні етапи експерименту

ІІ етапІІ етап Прикриваючи кожну з щілин між пластинками Прикриваючи кожну з щілин між пластинками

наполовину, можна було показати, що при одному наполовину, можна було показати, що при одному напрямку магнітного поля для припинення іонізації напрямку магнітного поля для припинення іонізації потрібна менша сила поля, ніж при протилежному потрібна менша сила поля, ніж при протилежному напрямку.напрямку.

Висновок після ІІ етапуВисновок після ІІ етапу Змінюючи напрям магнітного поля, Змінюючи напрям магнітного поля,

прикладеного до пластинок, на протилежний, прикладеного до пластинок, на протилежний, Резерфорд встановив, у якому напрямку Резерфорд встановив, у якому напрямку відхиляються α-частинки, і звідси вивів, що знак відхиляються α-частинки, і звідси вивів, що знак заряду α-частинок позитивний.заряду α-частинок позитивний.

Основні етапи експерименту Основні етапи експерименту ІІІ етапІІІ етап З’єднуючи пластинки по черзі з протилежними полюсами З’єднуючи пластинки по черзі з протилежними полюсами

потужної електричної батареї та закриваючи кожну з щілин потужної електричної батареї та закриваючи кожну з щілин між пластинами наполовину була зафіксована різна швидкість між пластинами наполовину була зафіксована різна швидкість спостережуваного при цьому явища припинення іонізації та спостережуваного при цьому явища припинення іонізації та напрямку, у якому відбувається відхилення α-частинок.напрямку, у якому відбувається відхилення α-частинок.

Висновок після ІІІ етапуВисновок після ІІІ етапу Це дозволило визначити їх швидкість. Крім того Це дозволило визначити їх швидкість. Крім того

вказувало, що α-частинки являють собою потік позитивно вказувало, що α-частинки являють собою потік позитивно заряджених атомів з більшою масою, ніж атоми водню. З заряджених атомів з більшою масою, ніж атоми водню. З точністю до 10% визначено відношення заряду α-частинок до точністю до 10% визначено відношення заряду α-частинок до їх маси. їх маси.

Отже, α-частинки, представляють собою двічі іонізовані Отже, α-частинки, представляють собою двічі іонізовані атоми гелію, тобто атоми, що втратили по два електрона.атоми гелію, тобто атоми, що втратили по два електрона.

yci ,miny

DelphiDelphi – одна з найбільш – одна з найбільш потужних візуально об’єктно-потужних візуально об’єктно-орієнтованих систем орієнтованих систем програмуванняпрограмуванняГоловнеГоловне менюменю

ПанельПанельінструментівінструментів

Палітра компонентПалітра компонент

ІнспекторІнспектороб’єктівоб’єктів

ФормаФорма Редактор кодуРедактор коду

Загальний інтерфейс комп’ютерної Загальний інтерфейс комп’ютерної моделімоделі

Фрагмент роботи програми в режимі Фрагмент роботи програми в режимі натискання функціональної клавіші натискання функціональної клавіші

"Дослід 1"."Дослід 1".

Фрагмент роботи програми Фрагмент роботи програми в режимі натискання функціональної в режимі натискання функціональної

клавіші "Дослід 2”клавіші "Дослід 2”

Фрагмент роботи програми Фрагмент роботи програми в режимі натискання функціональної в режимі натискання функціональної

клавіші "Дослід 3”клавіші "Дослід 3”

Результати компРезультати комп’’ютерного ютерного експериментуексперименту

ВисновокВисновок Нами було здійснено розробку й дослідження моделі Нами було здійснено розробку й дослідження моделі

досліду Резерфорда з ототожнення α-частинок із двічі досліду Резерфорда з ототожнення α-частинок із двічі іонізованими атомами гелію в середовищі Delphi. Дана іонізованими атомами гелію в середовищі Delphi. Дана модель відображає основні етапи експерименту, а його модель відображає основні етапи експерименту, а його результати сприймаються візуально.результати сприймаються візуально.

Отримавши експериментальні дані за допомогою Отримавши експериментальні дані за допомогою розробленої моделі виявилося можливим отримати розробленої моделі виявилося можливим отримати значення швидкості α – частинок, яке чисельно значення швидкості α – частинок, яке чисельно співпадає з отриманим Резерфордом значенням у 1903 співпадає з отриманим Резерфордом значенням у 1903 р. Це значення швидкості дозволило отримати р. Це значення швидкості дозволило отримати значення питомого заряду α – частинок, що вказує на значення питомого заряду α – частинок, що вказує на те, що α – частинки – це потік іонізованих ядер гелію.те, що α – частинки – це потік іонізованих ядер гелію.

Робота має практичну новизну, яка полягає в тому, що Робота має практичну новизну, яка полягає в тому, що вперше було створено програмний засіб для вперше було створено програмний засіб для демонстрації досліду Резерфорда з ототожнення  α-демонстрації досліду Резерфорда з ототожнення  α-частинок із двічі іонізованими атомами гелію. Дана частинок із двічі іонізованими атомами гелію. Дана програма може бути використана для поглибленого програма може бути використана для поглибленого вивчення атомної фізики в школі.вивчення атомної фізики в школі.