Vad är Rutherfords Gold Foil Experiment
Share
Rutherfords guldfolieexperiment (Rutherfords alfakartikelspridningsexperiment) hänvisar till ett experiment som utförs av Ernest Rutherford, Hans Geiger och Ernest Marsden vid University of Manchester i början av 1900-talet. I experimentet undersökte Rutherford och hans två studenter hur alfapartiklar avfyrade på en tunn bit guldfolie avböjdes. Enligt dagens populära atommodeller skulle alla alfapartiklar ha rest rakt igenom guldfolien. Men till sin förvåning fann Rutherford och hans elever att omkring 1 i varje 8000 alfapartiklar avböjdes tillbaka mot källan (dvs vid vinklar större än 90o). För att förklara denna effekt måste de komma fram till en ny modell (nu känd som "Rutherford Model") För atomen.
Ernest Rutherford
För experimentet behölls en radioaktiv källa som avger alfapartiklar framför en tunn guldfolie. Källan och guldfolien var omgiven av en skärm med en zinksulfidbeläggning och luften pumpades ut för att säkerställa att utrustningen var allt inom ett vakuum. (Om de inte hade det, skulle alfapartiklarna ha använt sin energi för att jonisera luftmolekyler och kan aldrig ha nått guldfolien).
De alfapartikler som emitterades av källan förväntades passera rakt igenom guldfolien. När de slog zinksulfidbelagd skärm, skulle de producera en liten glödande fläck på skärmen.
Den populära modellen för atomen vid den tiden var känd som "Plommonpuddingmodell”. Detta var en modell som utvecklats av J.J. Thomson, som hade upptäckt elektroner några år tidigare. Enligt hans modell var atomer sfäriska föremål, med den positiva laddningen jämnt spridda som en deg och små bitar negativ laddning (elektroner) klibbar på den som plommon. Om denna "plommonpuddingmodell" hade varit korrekt borde alla alfapartiklar ha passerat rakt igenom guldatomerna i guldfolien, vilket uppvisade mycket liten avböjning. Men vad Rutherford och hans elever såg var ganska annorlunda.
De flesta av alfapartiklarna gjorde gå rakt igenom guldfolien. Några av alfapartiklarna verkade emellertid böjas i stora vinklar. Sällan verkade vissa alfapartikler även ha böjts av vinklar större än 900. För att förklara detta resultat föreslog Rutherford att en atommassa måste koncentreras i ett mycket litet område i mitten, vilket han kallade "kärnan". Från avböjningarna var det också klart att kärnan var laddad:
Rutherfords Guldfolie Experiment - Geiger-Marsden Experiment Förväntan och Resultat
Rutherfords guldfolieexperiment - huvudobservationer och slutsatser
| Observation | tolkning |
| De flesta alfapartiklarna passerade rakt igenom guldfolien | Dessa alfapartiklar måste färdas utan att komma nära atomens (laddade) centrum. Därför, det mesta av atomen måste vara tomt. |
| Få av alfapartiklarna avböjdes i stora vinklar | Dessa måste komma nära atomens centrum, där de blir avböjda från laddningen i mitten. Så, de kärnan måste laddas. |
| Sällan, alfapartiklar avböjdes tillbaka mot detektorn | Dessa måste ha kolliderat med kärnans huvud. Så, kärnan måste innehålla det mesta av atomens massa. |
Rutherford bestämde inte nödvändigtvis att kärnan var positivt laddad under dessa tidiga experiment (avböjningarna kunde ha producerats av attraktiva negativa avgifter snarare än repulsiva positiva avgifter i mitten). Rutherford småningom gjorde upptäcka att en atoms kärna var positivt laddad, men detta gjordes i ett annat experiment.
Så småningom kom Niels Bohr och Erwin Schrödinger fram med bättre modeller för atomer, men Rutherfords guldfolieexperiment är fortfarande ett av de mest banbrytande experimenten i fysikens historia..
