Hva er Rutherfords Gold Foil Experiment
Share
Rutherfords gullfolie-eksperiment (Rutherfords alfa-partikkelspredningseksperiment) refererer til et eksperiment utført av Ernest Rutherford, Hans Geiger, og Ernest Marsden ved University of Manchester tidlig på 1900-tallet. I eksperimentet studerte Rutherford og hans to studenter hvordan alfa-partikler som ble sparket på et tynt stykke gullfolie, ble avbøyet. Ifølge de populære atommodellene av tiden, burde alle alfa partiklene ha reist rett gjennom gullfolien. Men til deres overraskelse fant Rutherford og hans studenter at rundt 1 av hver 8000 alfa partikler ble avbøyet tilbake mot kilden (det vil si ved vinkler større enn 90o). For å forklare denne effekten måtte de komme med en ny modell (nå kjent som "Rutherford modell") For atomet.
Ernest Rutherford
For forsøket ble en radioaktiv kilde som avgir alfa-partikler holdt foran en tynn gullfolie. Kilden og gullfolien var omgitt av en skjerm med et sinksulfidbelegg, og luften ble pumpet ut for å sikre at utstyret var alt i vakuum. (Hvis de ikke hadde det, ville alfa partiklene ha brukt opp sin energi til å ionisere luftmolekyler og kan aldri ha nådd gullfolien).
Alfa-partiklene fra kilden ble forventet å passere rett gjennom gullfolien. Når de rammet sinksulfidbelagt skjerm, skulle de produsere et lite lysende sted på skjermen.
Den populære modellen for atomet på den tiden var kjent som "Plomme Pudding Modell“. Dette var en modell utviklet av J.J. Thomson, som hadde oppdaget elektroner noen år tidligere. Ifølge hans modell var atomer sfæriske gjenstander, med den positive ladningen jevnt fordelt som en deig, og små biter av negativ ladning (elektroner) stakk på den som plommer. Hvis denne "Plum Pudding Model" hadde vært riktig, hadde alle alfa partiklene gått rett gjennom gullatomer i gullfolien, noe som viste svært lite avbøyning. Men hva Rutherford og hans elever observert var ganske annerledes.
De fleste alfa partikler gjorde gå rett gjennom gullfolien. Imidlertid syntes noen av alfa partiklene å bli avbøyet i store vinkler. Sjelden viste det seg at noen alfa-partikler selv hadde blitt avbøyet med vinkler større enn 900. For å forklare dette resultatet, foreslo Rutherford at massen av et atom må være konsentrert i et svært lite område i sentrum, som han kalte "kjernen". Fra avbøyningene var det også klart at kjernen ble belastet:
Rutherfords gullfolieeksperiment - Geiger-Marsden-eksperimentets forventning og resultat
Rutherfords gullfolieeksperiment - hovedobservasjoner og konklusjoner
| observasjon | Tolkning |
| De fleste alfa partiklene passerte rett gjennom gullfolien | Disse alfa partiklene må reise uten å komme nær (ladet) sentrum av atomet. Derfor, Det meste av atomet må være tomt. |
| Få av alfa-partiklene ble avbøyet i store vinkler | Disse må komme nær sentrum av atomet, hvor de blir avbøyet fra ladningen i midten. Så, de kjernen må bli belastet. |
| Sjelden ble alfapartikler avbrakt mot detektoren | Disse må ha kollidert med kjernen på hodet. Så, kjernen må inneholde det meste av atomets masse. |
Rutherford bestemte ikke nødvendigvis at kjernen var positivt ladet i løpet av disse tidlige forsøkene (defleksjonene kunne ha blitt produsert av attraktive negative kostnader i stedet for frastøtende positive kostnader ved senteret). Rutherford slutt gjorde oppdage at atomkernen var positivt ladet, men dette ble gjort i et annet eksperiment.
Til slutt kom Niels Bohr og Erwin Schrödinger opp med bedre modeller for atomer, men Rutherfords gullfolieforsøk er fortsatt et av de mest banebrytende eksperimenter i fysikkhistorien.
