WikiDer > Streuung von Rutherford

Abbildung 1. Geiger- und Marsden-Gerät.

Abbildung 2: (1) UranStrahlungsquelle, (2) führen Mantel, (3) Strahlenbündel, (4) Film, (5) Goldfolie, (6) auftreffende Goldpartikel, (7) durch Strahl und gestreute Partikel.

Das Rutherford-Streuung oder Zerstreuung von Rutherford beschreibt die elastische Streuung von elektrisch geladen Partikel von Atomkerne und ist benannt nach Ernest Rutherford.^[1] 1911 erklärte Rutherford die Ergebnisse des Streuexperiments von ex Hans Geiger und Ernest Marsden von 1909. Diese theoretische Aussage von Rutherford führte zur Entwicklung des development Das Atommodell von Bohr im Jahr 1913.^[2]

Geiger-Marsden-Experiment

Das Streuexperiment von Geiger und Marsden wurde mit dem in Abbildung 1 gezeigten Gerät durchgeführt.

Während des Experiments (siehe Abbildung 2) wurde eine Goldfolie (5) mit einem schmalen Strahl bestrahlt Alphastrahlung, (3), von a Radiumquelle, (1):

• die Goldatome in der Folie (6) streuen die Alphateilchen im Strahl,
• die gestreuten Alphateilchen (7) wurden mit einem fotografischen Film sichtbar gemacht (4).

Das Experiment brachte einige bemerkenswerte Ergebnisse:

• die meisten Alphateilchen wurden nicht von den Goldatomen gestreut,
• ein kleiner Teil der Alphateilchen wurde durch eine positive Ladung in den Goldatomen stark gestreut.

Die Alphateilchen schienen von kleinen, schweren Objekten in der Goldfolie stark gestreut zu werden. Diese Objekte hatten eine kleine wirksamer Querschnitt und ein differentieller Wirkquerschnitt diese als:

${displaystyle {frac {dsigma }{dOmega }}propto left({frac {1}{Esin ^{2}(heta /2)}}ight)^{2}}$

wächst mit dem Streuwinkel θ, wobei E ist die Energie des gestreuten α-Teilchens.

Atommodell

Aus den Versuchsergebnissen konnte abgeleitet werden, dass die positive Ladung innerhalb des Goldatoms nicht homogen innerhalb des Atoms verteilt ist, wie bis dahin nach der Atommodell von Thomson. Würden die positiven Ladungen innerhalb eines Atoms wie eine Wolke verteilt, würden die Alphateilchen von den starken Coulomb-Kräfte. Wenn die positive elektrische Ladung im Zentrum des Atoms konzentriert ist, werden einige Alphateilchen durch die starken Coulomb-Kräfte stark gestreut, während die meisten Alphateilchen nicht gestreut werden, weil sie sich durch den leeren Raum zwischen den Atomkernen bewegen. Dieses Phänomen wurde im Experiment gefunden.

Niels Bohr sagt dazu:

Um die Ergebnisse von Experimenten zur Streuung von Alphastrahlung an Materie zu erklären, hat Prof. Rutherford eine Theorie über den Aufbau von Atomen entwickelt. Nach dieser Theorie bestehen Atome aus einem positiv geladenen Kern, der von einem Elektronensystem umgeben ist, das durch die Anziehungskräfte des Kerns zusammengehalten wird; die gesamte negative Ladung der Elektronen ist gleich der positiven Ladung des Kerns. Darüber hinaus wird angenommen, dass der Kern den Großteil der Masse des Atoms darstellt und dass die Abmessungen des Kerns im Vergleich zu denen des gesamten Atoms extrem klein sind. Die Anzahl der Elektronen in einem Atom entspricht ungefähr der Hälfte der Atommasse. Diesem Atommodell muss große Bedeutung beigemessen werden; denn, wie Rutherford gezeigt hat, scheint die Existenz von Kernen, wie in diesem Fall, notwendig, um die Ergebnisse der Experimente über die Streuung der Alphastrahlung unter großen Winkeln zu erklären.

Als Ergebnis des Experiments wurde das bisher akzeptierte Atommodell von Thomson verworfen.

Rutherford untersuchte auch die inelastische Streuung elektrisch geladener Teilchen an leichten Atomkernen, wie die Bestrahlung von irradiation Wasserstoffatomkerne mit Alphateilchen. Obwohl diese Streuexperimente den elastischen Streuexperimenten ähneln, werden sie nicht mit dem Begriff "Rutherford-Streuung" bezeichnet.

Externer Link

• (und) Interaktives Java-Applet zur Veranschaulichung des Streueffekts