NAVIGATIE

Verklaring van applet

Terug naar Virtueel Practicum Lokaal

Contact

Auteur:
Michael Fowler, UVa

Nederlandse bewerking:
Henk Russeler

Laatste keer aangepast:

Rutherford´s verstrooiing: applet 1

Rutherford´s verstrooiing: applet 2

Rutherford´s verstrooiing

Aan het eind van de negentiende eeuw was het bekend dat de negatieve lading van een atoom veroorzaakt werd door elektronen. Ook was reeds bekend dat die elektronen waren klein t.o.v. de totale massa van het atoom. Omdat atomen neutraal geladen zijn, is het logisch dat als we de elektronen zouden verwijderen, er alleen een positieve lading over zou blijven, die bijna de gehele massa van het atoom bevat.
De vraag is dan natuurlijk: ¨Hoe is de positieve lading en de massa verdeeld over het atoom¨.
Men wist toen al dat atomen vrij klein waren namelijk in de orde van 1Å. Omdat de massa en de lading zich in dit kleine gebiedje moet bevinden, is het onmogelijk om door een directe meting iets waar te nemen van een atoom. Men moest indirect gaan meten aan een atoom.
Eén van de beste manieren om de verdeling van de massa in de kern te bestuderen is verstrooiing.
Verstrooiing d.m.v. alfadeeltjes (He-kernen) werd door Rutherford voorgesteld.
We kunnen ons dit experiment het beste voorstellen door een eenvoudig voorbeeld te nemen van verstrooiing.
We nemen een doos waarin we een bepaald materiaal stoppen. De doos kan geheel gevuld zijn met hout maar ook gedeeltelijk met staal.
We schieten kogels op de doos en kijken wat er dan gebeurt.
Als de kogels niet echt van hun baan afwijken maar wel met een lagere snelheid uit de doos komen, kunnen we concluderen dat de doos gevuld is met hout.
Als de kogels echt onder een andere hoek uit de doos komen, kunnen we veronderstellen dat het materiaal in de doos klein, hard en massief is.
Het is dus mogelijk door naar de terugkaatsing te kijken oftewel de verstrooiing van de deeltjes iets te zeggen over de verdeling van het materiaal in de doos. Daarvoor is het niet nodig om de kogels gericht te schieten op de doos, men mag ze geheel willekeurig op de doos schieten.
Rutherford stelde zich voor dat de massa en de lading van een atoom een puntmassa en puntlading was.
Hij stelde voor dat zijn hypothese getoetst kon worden door positieve deeltjes met een hoge snelheid (onze kogels) door een dun metalen folie (onze doos) te schieten.
De enige positieve deeltjes met een grote snelheid waren in die tijd de alfadeeltjes uit radioactieve kernen.
In 1913 bevestigden H. Geiger en E. Marsden Rutherford´s hypothese.

Het eerste applet laat zien wat er gebeurt als we alfa deeltjes (de rode punten) op de zware kern (de blauwe bol) schieten.
Een constante regen van alfadeeltjes komt uit een bron aan de linker kant. Alleen de alfadeeltjes die de kern dicht genoeg naderen worden verstrooid over significante hoeken.
Bewegen door de kern worden in dit applet genegeerd.
Door links te klikken kan het alfadeeltje stopgezet worden en door nog een keer links te klikken zal het weer zijn weg vervolgen. Bij het tweede applet stelt de blauwe bol stel ook hier een zware kern voor. De positieve lading is homogeen verdeeld over de kern.
Een constante regen van alfadeeltjes komt uit een bron aan de linkerkant.
Alle alfadeeltjes hebben dezelfde beginsnelheid maar komen wel op een willekeurige plaats het veld binnen.
Elektronen hebben een verwaarloosbaar effect op de banen van de alfadeeltjes.