Rutherfordov eksperiment o raspršivanju alfa čestica (ukratko)

Ernest Rutherford jedan je od osnivača temeljne doktrine unutarnje strukture atoma. Znanstvenik je rođen u Engleskoj, u obitelji iseljenika iz Škotske. Rutherford je bio četvrti dijete u svojoj obitelji, dok je bio najsposobniji. Poseban je doprinos teoriji strukture atoma.

Inicijalne ideje o strukturi atoma

Valja napomenuti da je prije poznatog Rutherfordovog eksperimenta o raspršivanju alfa čestica Thompsonov model bio dominantna ideja strukture atoma u to vrijeme. Ovaj je znanstvenik bio siguran da je pozitivan naboj ravnomjerno ispunio čitav volumen atoma kao cjeline. Negativno nabijeni elektroni, pomisli Thompson, bili su kao da su impregnirani u nju.

Preduvjeti za znanstvenu revoluciju

Nakon diplome, Rutherford, kao najtalentiraniji student, dobio je 50 funti za daljnje studiranje. Zahvaljujući tome, uspio je pohađati koledž na Novom Zelandu. Nadalje, mladi znanstvenik polaže ispite na Sveučilištu Canterbury i počinje se ozbiljno baviti fizikom i kemijom. Godine 1891. Rutherford je izradio svoje prvo izvješće o temi "Evolucija elemenata". U njoj, po prvi put u povijesti, izražena je ideja da su atomi složene strukture.

Zatim u znanstvenim krugovima ideja Dalton dominira da su atomi nedjeljivi. Svima onima koji su okruživali Rutherford, njegova je ideja bila savršena ludost. Mladi znanstvenik se morao stalno ispričavati kolegama zbog svoje "gluposti". No, 12 godina kasnije, Rutherford je ipak uspio dokazati svoj slučaj. Rutherford je imao priliku nastaviti studij u Laboratoriju Cavendish u Engleskoj, gdje je počeo proučavati procese ionizacije zraka. Prvo otkriće Rutherforda bilo je alfa i beta zrake.

Iskustvo Rutherforda

Ukratko o otvaranju može reći kako: 1912., Rutherford i njegovi pomoćnici imao svoj poznati eksperiment - alfa čestice ispuštene iz izvora vode. Sve čestice, osim onih koje je apsorbirao olovo, kretale su se uz uspostavljeni kanal. Njihov uski tok pao je na tanki sloj folije. Ova je crta bila okomita na listu. Iskustvo Rutherford raspršenja alfa čestica pokazalo da one čestice koje prolaze kroz list folije kroz tzv scintilacije izazvao na zaslonu.

Ovaj je zaslon bio pokriven posebnom tvari koja je počela svijetliti kada je pogodila alfa čestica. Prostor između sloja zlatnu foliju i ekran je napunjen vakuumom tako da se alfa čestice ne raspršuju u zraku. Takav uređaj dopušta istraživačima da promatraju čestice koje se raspršuju pod kutom od oko 150 °.

Ako se foliju ne koristi kao prepreka gredu alfa čestica, na zaslonu je nastao lagani krug scintilacija. No, čim su se pred njihovim svjetlom suočili s zlatnom folijom, slika se jako promijenila. Treperi se pojavljuju ne samo izvan ove šalice, već i na suprotnoj strani folije. Rutherfordovo iskustvo u raspršivanju alfa čestica pokazalo je da većina čestica prolazi kroz foliju bez primjetnih promjena na putanju gibanja.

Istodobno, neke čestice odstupale su pod velikim kutom, pa su čak i odbacivane. Na svaki 10 000 slobodno prolaze kroz sloj čestica zlata samo jedna folija odstupa za kut veći od 10 ° - kao osim jednog čestica skrenuta pod kutom.

Razlog za odbijanje alfa čestica

Ono što Rutherfordovo iskustvo detaljno ispituje i dokazuje je struktura atoma. Ova situacija ukazuje da atom ne predstavlja kontinuirano obrazovanje. Većina čestica slobodno prolazi kroz foliju jednog debljine atoma. Budući da je masa alfa čestice gotovo 8.000 puta veća od mase elektrona, ona nije mogla značajno utjecati na putanju alfa čestice. To se može učiniti samo atomskom jezgrom - tijelom malih dimenzija, koje posjeduju skoro cijelu masu i cijelu električnu naboj atoma. Tada je postao značajan proboj engleskog fizičara. Iskustvo Rutherforda smatra se jednim od najvažnijih koraka u razvoju znanosti unutarnje strukture atoma.

Ostala otkrića dobivena u procesu proučavanja atoma

Te su studije postale izravni dokaz da je pozitivni naboj atoma unutar svoje jezgre. Ovo područje zauzima vrlo mali prostor u usporedbi s njegovim cjelovitim dimenzijama. U tako malom volumenu, raspršenje alfa čestica pokazalo se vrlo malo vjerojatno. A one čestice koje su prošle pokraj područja atomske jezgre doživjele su oštre odstupanja od putanje jer su odbojne sile između alfa čestice i jezgre atoma bile vrlo snažne. Rutherford eksperimenti na rasipanja alfa čestica pokazala vjerojatnost da je alfa čestica dobiva izravno u kernel. Istina, vjerojatnost je bila vrlo mala, ali još uvijek nije jednaka nuli.

To nije jedina činjenica koja je dokazala iskustvo Rutherforda. Struktura atoma kratko je proučavala njegovi kolege, koji su napravili niz drugih važnih otkrića. Pored poučavanja da alfa čestice ubrzano kreću jezgre helija.

Znanstvenik je mogao opisati strukturu atoma, u kojem jezgra zauzima neznatan dio cijelog volumena. Njegovi su pokusi pokazali da se praktički cijeli naboj atoma koncentrira unutar svoje jezgre. U ovom slučaju, pojavljuju se oba slučaja skretanja alfa čestica, kao i slučajevi njihovog sudara s jezgrom.

Rutherfordovi eksperimenti: nuklearni model atoma

Godine 1911., nakon brojnih studija, Rutherford je predložio model strukture atoma, kojeg je nazvao planetarnim. Prema ovom modelu, unutar atoma nalazi se jezgra koja praktički sadrži cijelu masu čestice. Elektroni se kreću oko jezgre baš kao i planeti oko Sunca. Od svoje ukupnosti nastaje tzv. Elektronički oblak. Atom ima neutralnu naboj, kao što pokazuje iskustvo Rutherforda.

Struktura atoma je nadalje zainteresirana za znanstvenika po imenu Niels Bohr. Upravo je on završio nauk Rutherford, jer je prije Bohra planetarni model atoma počeo suočavati s poteškoćama objašnjenja. Budući da se elektron kreće oko jezgre uz određenu orbitu s ubrzanjem, prije ili kasnije mora pasti na jezgru atoma. Međutim, Niels Bohr je mogao dokazati da zakoni klasične mehanike ne rade unutar atoma.