Атомные модели изменяются, когда новые данные опровергают предыдущие предположения
Введено| English | Значение |
|---|---|
| alpha particle/ˈælfə ˈpɑːtɪkl/ | Альфа-частица |
| nuclear model/ˈnjuːklɪə ˈmɒdl/ | Ядерная модель |
Что могло бы объяснить это наблюдение?
- Большинство альфа-частиц пролетали прямо сквозь тонкую фольгу, несколько меняли направление, и очень мало возвращались назад. Полезная модель должна объяснять все три наблюдения.
- Начните с гипотезы. Укажите величины или признаки, которые вы будете сравнивать, затем определите, какие доказательства могут различить два объяснения.
Построение модели
- До открытия электронов атомы изображались как крошечные неделимые сферы. Открытие электрона привело к модели «сливового пудинга»: отрицательные электроны были внедрены в диффузный положительный заряд. Рассеяние альфа-частиц опровергло такое распределение. Большинство частиц проходили сквозь, что согласуется с тем, что атом представляет собой преимущественно пустое пространство; редкие большие отклонения показали, что масса и положительный заряд сосредоточены в крошечном центральном ядре. Положительные альфа-частицы отталкиваются от положительно заряженного ядра.
- ядерная модель: Атомная модель, в которой масса и положительный заряд сосредоточены в крошечном центральном ядре; альфа-частица: Положительно заряженная частица, состоящая из двух протонов и двух нейтронов.
Что лучше всего объясняет редкие большие отклонения положительных альфа-частиц?
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Возвращение нескольких альфа-частиц означает, что они столкнулись с чем-то маленьким, плотным и положительным — ядром. Заряд, распределенный по всему атому, не мог бы оттолкнуть их достаточно сильно для разворота направления движения.
Сопоставьте каждый технический термин с его точным определением.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
Используйте определения для различения смежных величин и процессов.
Выберите доказательства для проверки
- Ядерная модель заменила диффузный положительный заряд плотным ядром и электронами снаружи него. Бор добавил электроны на определенных расстояниях или энергетических уровнях; его теоретические предсказания совпали с наблюдениями. Более поздние работы выявили положительно заряженные протоны. Чедвик предоставил доказательства существования незаряженных нейтронов в ядре примерно через двадцать лет после принятия ядерной идеи. Научная модель может развиваться дальше, не делая каждое предыдущее наблюдение ошибочным.
- Используйте предоставленные наблюдения рассеяния или диаграмму без компьютера, а не радиоактивный источник в классе. Соотнесите каждое наблюдение с выводом и сравните его с предсказанием о диффузном заряде. Различайте наблюдаемые траектории и выведенную структуру. Аналогия с мрамором иллюстрирует отклонение, но не может установить электрический заряд или воспроизвести квантовое поведение. Детальная экспериментальная работа за бором и Чедвиком выходит за рамки требований данной программы.
Какие две привычки делают расследование или модель в данном случае более обоснованными?
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
Указание условий и допущений позволяет другим точно воспроизвести работу, а фиксация подтверждающих данных даёт возможность проверить вывод. Сокрытие противоречащих результатов устраняет доказательства, способные оспорить ошибочный вывод, а одно измерение никогда не может обосновать более широкий claim.
Работайте с известными величинами
- Укажите известные значения и их единицы измерения. Выберите соотношение, предположения которого подходят к данному случаю, затем преобразуйте формулу перед подстановкой.
- Известно: в вымышленном образце из 20,000 треков примерно 19,800 проходят прямо, 190 отклоняются и 10 возвращаются назад. Процент прохождения прямо = 19,800/20,000×100 = 99%; процент возврата = 10/20,000×100 = 0.05%. Редкие события могут быть решающим доказательством, но эти подсчеты носят иллюстративный характер и не являются историческими измерениями или прямым расчетом размера ядра.
В иллюстративном примере 12 из 24,000 альфа-частиц возвращаются назад. Вычислите процентное соотношение. Используйте ту же последовательность: известные величины → модель → соотношение → подстановка → единицы и интерпретация.
В демонстрационном образце 12 из 24,000 треков альфа-частиц возвращаются назад. Рассчитайте процент.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
Результат составляет 0.05 %. Известно: 12 из 24,000 треков возвращается назад. Используйте формулу: процент = обратно / всего × 100. Процент = 12/24,000 × 100 = 0.05%. Редкие события могут стать решающим доказательством — здесь это указывает на крошечное ядро.
Проверьте вывод и его ограничения
- То, что большинство частиц проходит сквозь атом, не означает, что у атомов нет массы. Отскок назад (бэкскаттеринг) редок, потому что плотное ядро занимает малую часть объема, а не потому, что большинство ядер заряжены отрицательно. Схемы оболочек — это модели и они не показывают электроны, движущиеся по наблюдаемым миниатюрным планетарным траекториям.
- Вернитесь к первоначальному наблюдению. Объясните, что подтверждает результат, при каких условиях он верен и каким образом можно проверить конкурирующее объяснение.
При проверке научной модели важен только наиболее частый результат. Это утверждение неверно: модель выживает только если объясняет ВСЁ надёжные наблюдения. Редкие бэк-рассеянные альфа-частицы как раз опровергли модель пудинга; игнорирование необычных случаев привело бы к сохранению неправильной модели.
Атомные модели меняются, когда доказательства опровергают предсказания: ядерная модель заменила рассеянный положительный заряд на плотное ядро с электронами снаружи. Бор добавил электроны на определенных расстояниях или энергетических уровнях; его теоретические предсказания совпали с наблюдениями. Более поздние работы выявили положительно заряженные протоны. Чедвик предоставил доказательства существования незаряженных нейтронов в ядре примерно через двадцать лет после принятия идеи о ядерном строении. Научная модель может развиваться дальше, не делая при этом ошибочными каждое предыдущее наблюдение.
При проверке научной модели учитываются только наиболее частые наблюдения.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Модель справедлива только если объясняет ВСЕ надежные наблюдения. Редкие возвращающиеся альфа-частицы как раз и опровергли модель «пудинга с изюмом»; игнорирование редких случаев привело бы к сохранению неверной модели.
Атомная модель с массой и положительным зарядом, сосредоточенными в крошечном центральном ядре: запишите технический термин.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
ядерная модель означает Атомную модель с массой и положительным зарядом, сосредоточенными в крошечном центральном ядре.