مدل اتم و آزمایش پراکندگی رادرفورد

تلاش ها برای مطالعه اتم که سازنده بسیاری از ذرات عالم است از زمان یونان وجود داشته و هنوز هم ادامه دارد. بررسی فلسفی اتم به زمان دموکریت باز می گردد و مطالعه علمی اتم از زمان دالتون شروع شده و پس از آن توسط افرادی مانند تامسون، رادرفورد، بور، شرودینگر و... بسط و گسترش یافت.

تامسون با آزمایش هایی که روی گازها در لوله خلا و اتم انجام داد توانست الکترون را مطالعه کند و مدل کیک کشمشی را پیشنهاد دهد. این مدل، اتم را به خمیر کیک با بار مثبت و کشمش هایی بار منفی تشبیه می کرد.

(نکته جالب: جی جی تامسون توانست الکترون را کشف و آن را ذره بنامد و بابت آن برنده جایزه نوبل شد. بعدها پسرش جی پی تامسون در مطالعات کوانتومی اتم اثبات کرد که الکترون موج بوده و او نیز بابت این کشف برنده جایزه نوبل شد. در واقع خاصیت های ذره ای و موجی الکترون هردو توسط این پدر و پسر کشف شد.)

مدلی که تامسون ارائه کرد مناسب بود تا اینکه رادرفورد با آزمایش معروف ورقه طلا این مدل را دچار ابهام کرد، در واقع طبق مدل کیک کشمشی ذرات آلفا با بار مثبت باید هنگام نفوذ به ورقه نازک طلا بدون هیچ مشکلی عبور کنند که همین طور هم بود اما برخی از ذرات آلفای بمباران شده به طرز عجیبی منحرف شدند یا کاملا به سمت منبع پرتوزا برمی گشتند که با مدل تامسون همخوانی نداشت.

رادرفورد توانست مدل بهتری برای اتم پیشنهاد دهد که امروزه نیز برای سادگی در تدریس اتم از این مدل(البته مدل رادرفورد-بور) استفاده می شود. از نتایج آزمایش رادرفورد می توان به کشف هسته اتم و نام گذاری پروتون نیز اشاره کرد.

در این آزمایش قرار است فعالیتی مانند کار رادرفورد را انجام دهید، ذرات آلفا را با انرژی مشخصی به سوی ورقه طلا شلیک کرده و مسیر حرکت این ذرات را مشاهده کنید. البته مدل اتمی رادرفورد نمایش داده شده و می توانید به سادگی علت تغییر مسیر ذرات را متوجه شوید. آزمایش دوم در واقع پیش بینی های تئوری از نحوه عبور ذرات آلفا از مدل اتمی تامسون بوده که بالاتر گفتیم این مدل در واقعیت جوابگو نبوده و کنار گذاشته شد.

در هردو آزمایش انرژی ذرات پرتوزا، تعداد پروتون و نوترون را تغییر دهید تا تاثیر هریک را مشاهده کنید.