קרינה וחומר

שאלה:

הסבר מדוע תוצאות ניסוי רטרפורד שוללות את מודל עוגת הצימוקים שהציע תומפסון?

תשובה:

תמונה 1: ויקיפדיה

תומפסון, אשר גילה את האלקטרון בסוף המאה ה -19, פתח למעשה דיון במבנה האטום. הוא תאר את המטען החיובי שבאטום כחומר שנמצא בכל מקום באטום ושיבץ את האלקטרונים (השליליים) שזה עתה גילה, בתוך החומר החיובי באופן כזה שהאטום יהיה בשיווי משקל וניטרלי מבחינה חשמלית.

רתרפורד, ערך ניסוי לאישוש התאוריה של תומפסון. מערך הניסוי כלל מקור רדיואקטיבי שמייצר קרינה של חלקיקי אלפא המרוכזת כאלומה צרה בכיוון של עלה זהב דקיק בעובי של אטומים בודדים ומאחורי עלה הזהב, בכיוון תנועת חלקיקי האלפא, מסך פלואורסנטי מעוגל שזוהר עם הפגיעה של חלקיקי האלפא, כמתואר בתמונה 2.

תמונה 2: TutorVista.com

ההיפוטזה של רתרפורד – חלקיקי האלפא יוסטו מעט מכיוונם (אם בכלל).

מדידות: חלקיקי אלפא בניסוי רתרפורד הוסטו ממסלולם בזוויות גדולות מ- 90 מעלות, גדולות בהרבה מההיפוטזה שבסיסה במודל תומפסון.

תוצאות הניסוי של רתרפורד צביעו על כך שהמטען החיובי של האטום לא “מרוח” על פני נפח האטום כולו אלא מרוכז במקום מצומצם במרכז הנפח הכדורי של האטום. ניתן לראות בתמונה 3 את הצפוי והמצוי שבניסוי עלה הזהב.

תמונה 3: ויקיפדיה

מסקנות רתרפורד:

מאחר ומרבית חלקיקי האלפא עברו בעלה הזהב ללא הטייה, רוב האטום הוא ריק.

מאחר וחלקיקי אלפא הטעונים חיובית הוסטו באופן ניכר, יש באטום גרעין גדול טעון חיובית ולא מטען חיובי המפוזר בכל הנפח.

מאחר ורק מעט חלקיקי אלפא הוסטו משמעותית, השתמע שהמטען החיובי תופס נפח קטן מאד בנפח האטום.

הטיית חלקיקי האלפא המאופיינים בצפיפות גבוהה, מעידה על מסה גדולה של הגרעין של האטום.

כך נולד המודל הפלנטרי של האטום – מודל רתרפורד.