Wat is het Gold Foil-experiment van Rutherford
Share
Rutherford's goudfolie-experiment (Rutherford's alpha particle scattering experiment) verwijst naar een experiment uitgevoerd door Ernest Rutherford, Hans Geiger en Ernest Marsden aan de Universiteit van Manchester in de vroege jaren 1900. In het experiment, Rutherford en zijn twee studenten bestudeerd hoe alfadeeltjes vuurden op een dun stuk goudfolie werden afgebogen. Volgens de populaire atomaire modellen van die tijd, hadden alle alfadeeltjes rechtdoor door de goudfolie moeten reizen. Tot hun verrassing ontdekten Rutherford en zijn studenten echter dat ongeveer 1 op de 8000 alfadeeltjes terug naar de bron werd afgebogen (d.w.z. met hoeken groter dan 90).O). Om dit effect te verklaren, moesten ze komen met een nieuw model (nu bekend als de "Rutherford Model") Voor het atoom.
Ernest Rutherford
Voor het experiment werd een radioactieve bron die alfadeeltjes uitzendt voor een dunne goudfolie gehouden. De bron en de goudfolie werden omringd door een scherm met een zinksulfidebekleding en de lucht werd weggepompt om te zorgen dat de apparatuur zich allemaal in een vacuüm bevond. (Als ze dat niet hadden gedaan, zouden de alfadeeltjes hun energie hebben opgebruikt om luchtmoleculen te ioniseren en hebben ze misschien nooit de goudfolie bereikt).
De door de bron uitgestraalde alfadeeltjes zouden naar verwachting recht door de goudfolie gaan. Telkens wanneer ze het met zink-sulfide gecoate scherm troffen, moesten ze een kleine gloeiende plek op het scherm produceren.
Het populaire model voor het atoom in die tijd stond bekend als de "Plum Pudding Model“. Dit was een model ontwikkeld door J.J. Thomson, die een paar jaar eerder elektronen had ontdekt. Volgens zijn model waren atomen bolvormige objecten, met de positieve lading gelijkmatig verspreid als een deeg, en kleine stukjes negatieve lading (elektronen) die erop kleven als pruimen. Als dit 'Pruimenpudymodel' correct was geweest, zouden alle alfadeeltjes recht door de goudatomen in de goudfolie heen moeten zijn gegaan, met zeer weinig doorbuiging. Wat Rutherford en zijn studenten opmerkten, was echter heel anders.
De meeste van de alfadeeltjes deed ga rechtdoor door de goudfolie. Enkele van de alfadeeltjes leken echter onder grote hoeken afgebogen te worden. Zelden leken sommige alfadeeltjes zelfs afgebogen te zijn door hoeken groter dan 900. Om dit resultaat te verklaren, stelde Rutherford voor dat de massa van een atoom geconcentreerd moet zijn in een heel klein gebied in het midden, dat hij de "kern" noemde. Uit de afbuigingen was ook duidelijk dat de kern was opgeladen:
Rutherford's Gold Foil Experiment - Geiger-Marsden experimenteren verwachting en resultaat
Rutherford's Gold Foil Experiment - belangrijkste observaties en conclusies
| observatie | Interpretatie |
| De meeste alfadeeltjes liepen dwars door de goudfolie | Deze alfadeeltjes moeten reizen zonder dicht bij het (geladen) centrum van het atoom te komen. daarom, het grootste deel van het atoom moet leeg zijn. |
| Weinig van de alfadeeltjes werden onder grote hoeken afgebogen | Deze moeten dicht bij het centrum van het atoom komen, waar ze worden afgebogen van de lading in het midden. Zo, de kern moet worden opgeladen. |
| Zelden werden alfadeeltjes afgebogen terug naar de detector | Deze moeten met de kern botsen. Zo, de kern moet het grootste deel van de massa van het atoom bevatten. |
Rutherford heeft niet noodzakelijkerwijs vastgesteld dat de kern positief geladen was tijdens deze vroege experimenten (de doorbuigingen hadden geproduceerd kunnen zijn door aantrekkelijke negatieve kosten in plaats van afstotende positieve ladingen in het midden). Rutherford uiteindelijk deed ontdek dat de kern van een atoom positief geladen is, maar dit gebeurde in een ander experiment.
Uiteindelijk kwamen Niels Bohr en Erwin Schrödinger met betere modellen voor atomen, maar het goudfolie-experiment van Rutherford blijft een van de meest baanbrekende experimenten in de geschiedenis van de natuurkunde.
