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Tutorial MenueAtombauLerneinheit 7 von 14

Frühe Atommodelle

Das Rutherfordsche Atommodell

Im späten 19. Jahrhundert schienen in der Physik alle wichtigen Gesetze gefunden zu sein. Thermodynamik, statistische Mechanik und die elektromagnetische Theorie verzeichneten so große Erfolge bei der Erklärung des Verhaltens der Materie, dass der Physiker A. A. Michelson sagte:

Zukünftige Entdeckungen müssen wir in der sechsten Dezimalstelle suchen.

Dann wurden Röntgenstrahlen (1895) und Radioaktivität (1896) entdeckt. Die Radioaktivität war für die Physiker der damaligen Epoche ein großer Schock, kann sie doch nur entstehen, wenn Atome nicht unteilbar sind, sondern zerfallen und sich in andere Atomarten spalten. Mit den α-Teilchen, einer der drei radioaktiven Strahlungsarten, die aus 2-fach positivierten Heliumatomen (Masse: 4 u) besteht, hängt der Niedergang des bis damals recht zufriedenstellenden Atommodells von  J. J. Thomson zusammen.

Thomson hatte ein Atommodell vorgeschlagen, bei dem die gesamte Masse und die gesamte positive Ladung gleichmäßig über das ganze Atom verteilt waren, während die Elektronen im Atom wie Rosinen in einem Kuchen eingebettet waren. Die gegenseitige Abstoßung der Elektronen untereinander sorgte ebenfalls für ihre gleichmäßige Verteilung über das Atom. Die sich ergebende, enge Verknüpfung zwischen den positiven und negativen Ladungen war vernünftig. Die Ionisation konnte durch das Herauslösen einiger Elektronen aus dem Kuchen erklärt werden, wonach ein massives, festes Atom mit einem Überschuss an positiver Ladung zurückbleibt.

1910 widerlegte Ernest Rutherford dieses Atommodell, mehr oder weniger durch Zufall, während einer Messung der Streuung von α-Strahlen an extrem dünnen Metallfolien.

Dabei benutzte er die folgende Versuchsanordnung:

Abb.1
Experimentelle Anordnung (schematisch)
Abb.2
Zeichnung der Originalapparatur von Rutherford

In einem Bleiblock befindet sich eine Quelle für α-Teilchen (R). Die Teilchen treffen auf eine dünne Goldfolie (F, ca. 1000 Atomlagen dick). Als Detektor dient ein um die Goldfolie drehbares Fernrohr (M) mit Szintilationsschirm (S). Die Apparatur ist in einer evakuierten Kammer aufgestellt, um Kollisionen mit Molekülen der Luft zu verhindern.

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