Rutherfordovo sipanje: Razlika med redakcijama
Izbrisana vsebina Dodana vsebina
m Bot: Migracija 18 interwikija/-ev, od zdaj gostuje(-jo) na Wikipodatkih, na d:q841185 |
m+/dp/+ktgr |
||
Vrstica 1:
'''Rutherfordovo sípanje''' ''[ráθerfordovo ~]'' je [[prožni trk]] [[delec alfa|delcev α]] ali drugih [[električni naboj|nabitih]] [[osnovni delec|delcev]] z [[atomsko jedro|atomskim jedrom]] težkih [[kemijski element|elementov]]. Značilno je, da se sipani delci lahko odbijajo pod velikimi [[kot]]i (več kot 90[[stopinja|°]]). Pojav je leta [[1911 v znanosti|1911]] odkril [[Ernest Rutherford]] in je vodil k razvoju orbitalne teorije [[atom]]a. Danes ta pojav izrablja [[Rutherfordovo povratno sipanje]], analitska metoda v znanosti o materialih. Pojav ponekod imenujejo tudi ''Coulombovo sipanje'', saj sloni na [[elektrostatika|elektrostatičnih]] [[Coulombov zakon|Coulombovih]] [[sila]]h.
V času Rutherfordovega odkritja je bil splošno sprejet [[Thomsonov model atoma]], po katerem so si atom predstavljali nekako kot rozinovo potico, v kateri v enakomerno [[zvezna porazdelitev|zvezno porazdeljenem]] [[pozitivno število|pozitivnem]] naboju tičijo [[točka]]sti [[elektron]]i kot rozine v potici. Rutherford je izvedel [[poskus z zlato folijo|poskus]], pri katerem je s snopom [[delec alfa|delcev α]] ([[helij]]eva jedra) z [[energija|energijo]] 5,5 [[MeV]] obstreljeval nekaj [[mikrometer|mikrometrov]] debele [[zlato|zlate]] lističe. Če naj bi veljal Thomsonov model atoma, bi pričakovali, da listič [[absorpcija|absorbira]] večino toka delcev alfa, del pa jih listič uspešno preide in jih lahko zaznamo.
Vrstica 5:
Rezultati niso potrdili te napovedi. V resnici je večina snopa prešla listič, del snopa pa se je na lističu preusmeril, od tega se je del odklonil tudi pod zelo velikimi (več kot 90°) koti. Iz tega je Rutherford sklenil, da je večina [[masa|mase]] atoma zbrana v zelo majhnem, pozitivno nabitem območju atoma — [[atomsko jedro|jedru atoma]] — tega pa obkroža oblak elektronov. Ko se pozitivno nabit delec alfa dovolj približa pozitivno nabitemu atomskemu jedru, se zaradi elektrostatskega odboja odbije, pri čemer je [[kot]] odboja lahko celo 180°. Ker je jedro majhno, delež delcev alfa, odbit pod velikimi koti, ni velik. Z izračunom, prikazanim spodaj, je Rutherford ocenil velikost atomskega jedra na 10<sup>-14</sup> [[meter|m]].
== Izračun velikosti atomskega jedra ==
Pri čelnem [[trk]]u delca alfa z jedrom zlata se začetna [[kinetična energija]] delca postopoma zmanjšuje na račun povečevanja elektrostatske [[potencialna energija|potencialne energije]]. [[Hitrost]] delca alfa se zmanjšuje, in v trenutku, preden se odbije nazaj, ima največjo potencialno energijo, njegova kinetična energija pa je enaka nič. Energiji lahko zato izenačimo:
Vrstica 15:
:<math>b \approx 2\cdot 10^{-5}\;\textrm{nm}</math>
== Sipalni presek ==
Diferencialni [[sipalni presek]] pri Rutherfordovem sipanju je podan z izrazom:
Vrstica 26:
Pri tem je <math>\vartheta</math> [[sipalni kot]], izraz <math>\mathrm{d}\sigma/\mathrm{d}\Omega</math> pa podaja [[verjetnost]] za [[sipanje]] v prostorski kot <math>\mathrm{d}\Omega = 2\pi \mathrm{d}(\cos\vartheta)</math>. <math>Z_1</math> in <math>Z_2</math> sta vrstni števili tarče in vpadlega jedra, <math>W_0</math> pa kinetična energija vpadlega delca.
== Delež sipanih delcev ==
Je razmerje med številom <math>\alpha</math> delcev, ki se sipajo za kot <math>\theta</math> ali več(imenovalec) in pa med številom vpadnih <math>\alpha</math> delcev (števec)
<math>f = \pi n t (\frac{Ze^2}{4\pi\epsilon_0 KE})^2 (ctg\frac{\theta}{2})^2</math>▼
▲: <math>f = \pi n t \left(\frac{Ze^2}{4\pi\epsilon_0 KE}\right)^{2} \left(\operatorname{ctg}\frac{\theta}{2}\right)^{2} \!\, , </math>
<math>f</math>... delež sipanih delcev.▼
kjer je:
<math>n</math>...število atomov na enoto volumna.▼
== Viri ==
▲<math>t</math>...debelina folije.
* {{citat|last1= Beiser|first1= Arthur|title= Concepts of Modern Physics|ref= harv}}
▲<math>Z</math>...vrstno število elementa, iz katerega je folija.
*
▲* [[Janez Strnad]], ''Fizika, drugi del: elektrika, optika'', Državna založba Slovenije, Ljubljana 1978, str. 414-418. {{COBISS|ID=14981120}}
[[Kategorija:Jedro in osnovni delci]]
[[Kategorija:Atomska in molekulska fizika]]
[[Kategorija:1911 v znanosti]]
| |||