Vad visade Rutherfords experiment?
På den tiden föreställde sig forskarna atomen enligt Thomsons russinkaksmodell: den positiva laddningen är utspridd i hela atomen, och elektronerna sitter inuti den. I en sådan atom väntade man sig att alfapartiklar skulle avböjas mycket lite.
År 1909 sköt Rutherford och hans medarbetare Geiger och Marsden alfapartiklar mot en tunn guldfolie. En alfapartikel är en positivt laddad partikel som består av 2 protoner och 2 neutroner. Den är en heliumkärna, He2+.
| Iakttagelse | Slutsats |
|---|---|
| De flesta partiklar gick rakt igenom | Större delen av atomen är tom rymd |
| Några få partiklar avböjdes | Atomens centrum har en positivt laddad del |
| Mycket få partiklar studsade tillbaka | Massan och den positiva laddningen är samlade i en mycket liten kärna |
En kärnas radie är mer än 10 000 gånger mindre än atomens radie. Därför passerar de flesta partiklar utan att komma nära en kärna.
Varför avböjs partiklarna?
Den positiva kärnan repellerar den positiva alfapartikeln enligt Coulombs lag. Ju närmare kärnan en partikel passerar, desto starkare repulsion och desto större avböjning. En partikel som är på väg rakt mot kärnan stannar och vänder tillbaka. Ju fler protoner kärnan har, desto starkare repulsion. Ju högre energi partikeln har, desto mindre avböjning.
Gör Rutherfords experiment i appen Nalukh chem
Se hur alfapartiklar avböjs nära kärnan. Den här simulatorn ingår när du har full tillgång. Det är gratis att ladda ner, och 2 kapitel och 5 simulatorer är öppna utan registrering.
Hur använder du simulatorn?
- Alfapartiklar skjuts hela tiden uppåt från den bruna källan längst ned. Kärnan är i mitten, och den streckade cirkeln runt den är elektronskalet.
- Använd reglaget Protoner i kärnan för att ändra antalet protoner från 20 till 100. Startvärdet 79 är en guldkärna.
- Använd reglaget Alfaenergi för att ändra partiklarnas energi: låg, medel eller hög.
- Knappen Bana slår på och av partiklarnas banor.
Uppgifter att prova i simulatorn
- Följ med startinställningarna en partikel som är på väg rakt mot kärnan. Den stannar innan den når kärnan och vänder tillbaka. En partikel som passerar vid sidan av avböjs längs en böjd bana.
- Ställ in Protoner i kärnan på 20 och Alfaenergi på hög. Banorna blir nästan raka, och få partiklar vänder tillbaka.
- Ställ in Protoner i kärnan på 100 och Alfaenergi på låg. De flesta partiklar avböjs kraftigt och vänder tillbaka samma väg som de kom.
- Behåll antalet protoner på 79 och dra reglaget Alfaenergi från vänster till höger. Avböjningen blir mindre.
Hur förändrades atommodellen?
| År | Forskare | Upptäckt |
|---|---|---|
| 1897 | Thomson | Elektronen |
| 1909–1911 | Rutherford | Atomkärnan |
| 1913 | Bohr | Elektroner finns i bestämda skal |
| 1932 | Chadwick | Neutronen |
Rutherford upptäckte kärnan, men han förklarade inte hur elektronerna är ordnade. Bohr arbetade vidare med den frågan.
