Rutherfordovo sipanje

Iz MaFiRaWiki

Ta članek ali del članka je v delu. Veseli bomo, če ga boste dopolnili in popravili.

Kaj pomeni to opozorilo?

Rutherfordovo sipanje je prožni trk alfa delcev (oznaka α) z jedrom atoma.

Pri prvotnem eksperimentu, ki sta ga opravila Geiger in Marsden v Rutherfordovem laboratoriju, se je curek \alpha\, delcev na tanki zlati foliji sipal pod različnimi koti, nekaj delcev se je celo odbilo nazaj (sipali so se pod kotom večjim od 90^\circ). Rutherford je predpostavil, da sta masa in pozitivni naboj skoncentrirana v središču atoma (jedru), in da je vpliv elektronov v atomu na gibanje delca α zanemarljiv zaradi njihove majhne mase. Med letom mimo jedra deluje na delec α odbojna Coulombova sila:

F = \frac{(z\,e)(Z\,e)}{4\,\pi\,\varepsilon_0\,r^2},

kjer je z vrstno število sipajočega se delca α, Z vrstno število jedra, r oddaljenost med njima, e osnovni naboj in \varepsilon_0 influenčna konstanta.

Začetna in končna kinetična energija α delca sta enaki, vmes pa se pod vplivom odbojne sile zmanjša, na ta račun pa se za prav toliko poveča potencialna energija.

Kot θ, pod katerim se α delec siplje, je odvisen od tega kako blizu jedra je potekala njegova prvotna smer potovanja:

b = \frac{z\,Z}{2\,K}\frac{e^2}{4\,\pi\,\varepsilon_0}ctg\left (\frac{\theta}{2} \right ),

kjer je b razdalja med vpadnico in vzporedno premico, ki gre skozi jedro, K pa začetna kinetična energija.

Verjetnost P, da se bo delec sipal pod kotom večjim od θ, je enaka:

P_{>\theta} = n\,d\,\pi\,b^2,

kjer je d debelina folije in b oddaljenost vpadnice od jedra pri vrednosti θ. n je podan kot:

n = \frac{N_A\,\rho}{M},

kjer je NA Avogadrovo število, ρ in M pa gostota ter molska masa elementa iz katerega je folija.

Glej tudi

Osebna orodja