Rutherfordscher Streuversuch
Physik
Basiswissen
Der Goldfolienversuch: der neuseeländische Physiker Ernest Rutherford ging der Frage nach, ob Atome einen inneren Aufbau haben oder ob sie homogen sind. Der Versuch belegte eindeutig eine klare innere Struktur der Atome.
Aufbau
- Alphateilchen werden im rechten Winkel auf eine Goldfolie geschossen.
- Die Goldfolie ist etwa 5 Mikrometer dick, das sind etwa 1000 Atome hintereinander.
- Rund um die Goldfolie sind Detektoren für Alphateilchen angebracht.
- Die Detektoren zeigen, wie viele Teilchen wo ankommen.
Wie mühsam war der Versuch?
Die Detektoren zeigten bloß einen kurz Lichtblitz, wenn ein Alphateilchen dort ankam. Die Experimentatoren saßen stundenlang in einem abgedunkelten Raum und zählten die Lichtblitze.
Ergebnis
- Fast alle Alpha-Teilchen können die Goldfolie ungehindert passieren.
- Etwa jedes 10000ste Alpha-Teilchen wird um 90 Grad oder mehr abgelenkt.
- Je größer der Streuwinkel, desto seltener tritt diese Ablenkung auf.
- Einige Alpha-Teilchen werden zurückgestreut.
Deutung
- Die Goldfolie besteht aus Atomen.
- Die Atome haben in ihrer Mitte einen schweren und kleinen Kern.
- Der Abstand von Atomkern zu Atomkern ist sehr (sehr) groß.
- Die meisten Alphateilchen fliegen ungestört durch diesen Freiraum.
- Einige fliegen nah genug am Kern vorbei, um von ihm abgelenkt zu werden.
- Alphateilchen und Kerne sind beide positiv geladen.
- Die Ablenkung ist also eine Abstoßung.
Elektronen?
- Die Atome haben auch genauso viele Elektronen wie Protonen.
- Die Frage ist dann, warum die Elektronen die Bahn der Alphateilchen nicht beeinflusst.
- Der Grund liegt in der geringen Masse der Elektronen.
- Ein Stoß zwischen Alphateilchen und Elektron wäre wie ...
- ein Schubsen zwischen einem Elefanten und einer Maus.
- Der Elefant würde davon nichts merken.
Originaltext
Die Originalveröffentlichung von Rutherford aus dem Jahr 1911 steht im Internet. Die wesentlichen Gedankengänge sind gut nachvollziehbar. Siehe unter The Structure of the Atom (Rutherford) ↗