💡 ヒント:原子の構造

📋 問題の状況を整理しよう

直感的理解

20世紀初頭、原子の中身がどうなっているかをめぐって複数の模型が提案されました。ラザフォードは、薄い金箔にα粒子をぶつけて散乱パターンを観察する実験を行い、ほとんどのα粒子はまっすぐ通り抜けるのに、ごくまれに大きく跳ね返るものがあることを発見しました。これは「原子の中心に正電荷が小さく集中した核(原子核)が存在する」ことの証拠です。

「干し草の山に大砲を撃ったら、ごくまれに跳ね返る弾があった」というたとえと同じ。中身がスカスカで、ところどころに硬い核がある、という構造です。

✏️ 求めるもの

α粒子の散乱実験から導かれる原子の構造モデルはどれか。原子の中心部に正電荷が集中していること、原子の大きさと核の大きさのスケール感を整理しよう。

🔬 シミュレーションで体感

👀 観察のポイント

💡 考え方のヒント

🔧 使う道具
  1. 各模型の特徴を整理:トムソン模型(正電荷の海に電子が浮く)/長岡模型(土星型)/ラザフォード模型(中心に核)/ボーア模型(量子条件)
  2. α粒子散乱の決定打:「ごく一部が大きく跳ね返る」事実は「正電荷が小さな1点に集中」していないと説明できない
  3. サイズのスケール感:核は原子全体の \(10^5\) 分の 1。だから多くのα粒子は核に当たらず素通りする
注意

長岡半太郎の土星型模型はラザフォード模型に近いアイデアを先取りしたものですが、実験的根拠はラザフォードのα粒子散乱実験にあります。年代と「実験で確かめた人」を区別しましょう。