Опыты Резерфорда по рассеянию $\alpha$ -частиц. Э. Резерфорд исследовал прохождение узкого пучка $\alpha$-частиц через очень тонкую золотую фольгу. $\alpha$-частицы испускались радиоактивным элементом, помещенным внутри свинцового цилиндра, он поглощал все $\alpha$-частицы, кроме тех, которые проходили через узкий канал. Узкий пучок $\alpha$-частиц попадал на фольгу из золота. Рассеянные после взаимодействия с золотом $\alpha$-частицы регистрировались визуально с помощью метода сцинтилляций.
Результаты опытов:
1) большая часть $\alpha$-частиц проходит сквозь тонкий слой вещества, почти не отклоняясь от первоначального направления;
2) очень небольшая доля $\alpha$-частиц отклонялась на большие углы.
Отклонение $\alpha$-частиц — результат действия большой кулоновской силы, которая является результатом лобового столкновения положительно заряженной $\alpha$-частицы с положительным зарядом в атоме. Отклонение небольшого числа $\alpha$-частиц говорят о том, что размеры этого заряда очень малы. Резерфорд назвал его «ядро атома» и в 1911 году предложил планетарную модель атома.
Планетарная модель атома. Резерфорд предположил, что атом представляет собой миниатюрную планетарную систему, в которой действуют электрические силы притяжения. В центре каждого атома находится положительно заряженное ядро. Вокруг ядра по эллиптическим орбитам вращаются отрицательно заряженные электроны.
В ядре сосредоточена практически вся масса атома, но оно занимает ничтожно малую часть его объема. Электронная оболочка занимает большую часть объема атома, но ее масса мала. В целом атом нейтрален, т. к. суммарный отрицательный заряд электронов равен положительному заряду атомного ядра.
Планетарная модель атома Резерфорда не смогла объяснить ряд важнейших свойств атомов. В частности, атом, согласно классической механике, должен излучать электромагнитные волны, т. к. электроны движутся с ускорением (центростремительным). Это должно приводить к уменьшению энергии атома, а, следовательно, к падению электрона на ядро. Однако атомы обычно не излучают электромагнитные волны и устойчивы.