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Atombau

Rutherford'sche Streuexperimente

Die folgende Abbildung zeigt den prinzipiellen Aufbau der Rutherford'schen Streuexperimente:

Abb.1
Rutherford'sche Streuexperimente

a) Prinzip, b) Bahnkurven mit verschiedenem Stoßparametern.

Ernest Rutherford führte seine Streuexperimente mit α-Teilchen (aus einem radioaktiven Präparat) an dünnen Folien durch, um etwas über die räumliche Ladungsverteilung in einem Atom zu erfahren. Für den Fall der Streuung im elektrischen Feld einer punktförmigen Ladung besteht klassisch eine eindeutige Beziehung zwischen dem Stoßparameter b und dem Ablenkwinkel θ . Daher kann man die Streuverteilung berechnen. In diesem Spezialfall der reinen Coulomb-Streuung ergibt sich klassisch wie quantenmechanisch die gleiche Streuformel. Eigentlich muss für die Berechnung die Quantenmechanik herangezogen werden.

Die Rutherford'schen Experimente mit α-Teilchen der Energie 7,7   M e V   an Aluminium ergaben keine Abweichung von diesem Fall, woraus man den Schluss ziehen muss, dass die positive Ladung eines Atoms höchstens ein Gebiet mit einem Radius < 4 , 9 10 13 cm ausfüllen kann, mithin also (fast) punktförmig ist.

Streuexperimente mit Teilchen höherer Energie zeigen ein abweichendes Verhalten; daraus kann der Kernradius zu einigen 10 13 cm bestimmt werden. Rutherford hat demnach Teilchen mit einer Energie verwendet, mit denen man die endliche Ausdehnung eines Atomkerns gerade nicht mehr nachweisen kann.

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