Was ist Rutherfords Goldfolienexperiment?
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Rutherfords Goldfolienexperiment (Rutherfords Alpha-Teilchenstreuexperiment) bezieht sich auf ein Experiment, das Ernest Rutherford, Hans Geiger und Ernest Marsden an der Universität von Manchester Anfang der 1900er Jahre durchgeführt hatten. In dem Experiment untersuchten Rutherford und seine beiden Schüler, wie Alpha-Teilchen, die auf ein dünnes Stück Goldfolie abgefeuert wurden, abgelenkt wurden. Nach den gängigen Atommodellen der Zeit sollten alle Alphateilchen direkt durch die Goldfolie gewandert sein. Zu ihrer Überraschung stellten Rutherford und seine Schüler jedoch fest, dass etwa 1 von 8000 Alphateilchen in Richtung der Quelle (d. H. Bei Winkeln größer als 90) abgelenkt wurdeO). Um diesen Effekt zu erklären, mussten sie ein neues Modell (jetzt bekannt alsRutherford-Modell“) Für das Atom.
Ernest Rutherford
Für das Experiment wurde eine radioaktive Quelle, die Alphateilchen emittiert, vor einer dünnen Goldfolie gehalten. Die Quelle und die Goldfolie waren von einem Sieb mit einer Zinksulfidbeschichtung umgeben und die Luft wurde abgepumpt, um sicherzustellen, dass sich die Ausrüstung alle innerhalb eines Vakuums befand. (Wenn dies nicht der Fall wäre, hätten die Alphateilchen ihre Energie für die Ionisierung von Luftmolekülen aufgebraucht und hätten möglicherweise nie die Goldfolie erreicht.).
Es wurde erwartet, dass die von der Quelle emittierten Alphateilchen direkt durch die Goldfolie strömen. Wenn sie auf das mit Zinksulfid beschichtete Sieb auftraten, sollten sie eine kleine leuchtende Stelle auf dem Bildschirm erzeugen.
Das populäre Modell für das Atom war damals bekannt alsPlum Pudding-Modell“. Dieses Modell wurde von J.J. Thomson, der vor einigen Jahren Elektronen entdeckt hatte. Nach seinem Modell waren Atome kugelförmige Objekte, wobei sich die positive Ladung gleichmäßig wie ein Teig ausbreitete und kleine Bruchstücke (Elektronen) wie Pflaumen daran hafteten. Wenn dieses „Plum Pudding-Modell“ korrekt gewesen wäre, hätten alle Alphateilchen direkt durch die Goldatome in der Goldfolie hindurchgelangen und nur eine sehr geringe Auslenkung zeigen sollen. Was Rutherford und seine Schüler beobachteten, war jedoch ganz anders.
Die meisten Alpha-Teilchen tat gehen Sie gerade durch die Goldfolie. Einige der Alphateilchen schienen jedoch unter großen Winkeln abgelenkt zu sein. Selten schienen einige Alphateilchen sogar um 90 ° abgelenkt worden zu sein0. Um dieses Ergebnis zu erklären, schlug Rutherford vor, dass die Masse eines Atoms in einem sehr kleinen Bereich in der Mitte konzentriert sein muss, den er als „Kern“ bezeichnete. Aus den Ablenkungen wurde auch deutlich, dass der Kern aufgeladen wurde:
Rutherfords Goldfolienexperiment - Erwartung und Ergebnis des Geiger-Marsden-Experiments
Rutherfords Goldfolienexperiment - Wichtigste Beobachtungen und Schlussfolgerungen
| Überwachung | Deutung |
| Die meisten Alphateilchen gingen direkt durch die Goldfolie | Diese Alphateilchen müssen sich bewegen, ohne sich dem (geladenen) Zentrum des Atoms zu nähern. Deshalb, der größte Teil des Atoms muss leer sein. |
| Einige der Alphateilchen wurden unter großen Winkeln abgelenkt | Diese müssen sich dem Zentrum des Atoms nähern, wo sie von der Ladung im Zentrum abgelenkt werden. So, das Kern muss aufgeladen werden. |
| Selten wurden Alphateilchen zum Detektor zurückgelenkt | Diese müssen frontal mit dem Kern kollidiert sein. So, Der Kern muss den größten Teil der Atommasse enthalten. |
Rutherford hat nicht notwendigerweise festgestellt, dass der Kern während dieser frühen Experimente positiv geladen war (die Ablenkungen könnten von der Firma produziert worden sein) attraktive negative Gebühren anstatt abstoßende positive Ladungen in der Mitte). Irgendwann Rutherford tat entdecken, dass der Kern eines Atoms positiv geladen war, dies wurde jedoch in einem anderen Experiment durchgeführt.
Niels Bohr und Erwin Schrödinger hatten schließlich bessere Modelle für Atome, aber Rutherfords Goldfolienexperiment ist nach wie vor eines der bahnbrechendsten Experimente in der Geschichte der Physik.
