ما هي تجربة رقاقة الذهب لرذرفورد وما هي نتائجها واستنتاجاتها؟

1 إجابة واحدة

كانت تجربة الرقاقة الذهبية لرذرفورد والتي تم أجراؤها بين عامي 1908 و 1913 من قبل هانز جايجر وإرنست مارسدن تحت إشراف إرنست رذرفورد محطة أساسية في كافة العلوم، حيث اكتشف العلماء من خلالها أن لكل ذرة نواة وبداخل هذه النواة تتركز كل شحنتها الإيجابية ومعظم كتلتها، وقد استنتجوا ذلك عن طريق قياس كيفية تناثر شعاع جسيم ألفا عندما يصطدم برقائق معدنية رقيقة.

قام رذرفورد بقلب نموذج طومسون عام 1911 بتجربته المعروفة برقاقة الذهب التي أثبت فيها أن للذرة نواة صغيرة وثقيلة، أي أثبت وجود شحنة مركزية عالية نسبياً تتركز في حجم صغير جدًا مقارنة ببقية الذرة ومع هذا الحجم المركزي يحتوي أيضًا على الجزء الأكبر من الذرة الكتلة الذرية، حيث أظهرت تجربة رقائق الذهب لرذرفورد أن الذرة هي في الغالب مساحة فارغة مع نواة صغيرة كثيفة وموجبة الشحنة وبناء على هذه النتائج اقترح رذرفورد النموذج النووي للذرة، أي عكس أن الشحنة الموجبة للذرة يجب أن تتركز في مكان صغير للغاية وهو النواة الذرية.

استخدم رذرفورد جسيمات ألفا المنبعثة من عنصر مشع في تجربته كمسبار إلى العالم غير المرئي للبنية الذرية باستخدام شاشة الفلورسنت، استخدم رذرفورد جزيئات ألفا لأنه كان قد اكتشفها حديثا في ذلك الوقت من خلال بحثه في الاضمحلال الإشعاعي، ففي حال كان طومسون صحيحًا، فسوف يمر الشعاع مباشرة من خلال رقائق الذهب، ولكي يتم إثبات نظرية رذرفورد، كان لا بد لهذه العلاقات الكمية التالية أن تكون صحيحة:

1) عدد جسيمات ألفا المبعثرة في زاوية محددة يجب أن تكون متناسبة مع سماكة الرقائق المعدنية.

2) يجب أن يكون هذا العدد متناسبًا مع تربيع مقدار الشحنة النووية.

3) يجب أن يكون متناسبًا عكسيًا مع القوة المربعة لسرعة جسيم ألفا.

وبالنتيجة كانت قد مرت معظم الحزم من خلال الرقاقة ولكن تم انحراف القليل منها، وهذا يعني بدوره أن الشحنة الموجبة للذرة كانت مركزة في حجم أصغر بكثير مما تصوره طومسون.

حيث مرت معظم جسيمات ألفا سريعة الحركة مباشرة من خلال رقائق الذهب، انحرفت بعض الجسيمات α بواسطة الرقاقة بواسطة زوايا صغيرة. والمثير للدهشة أن واحدًا من كل 12000 جسيم ألفا أبدى ارتداده.

قدم رذرفورد نموذجه المادي للبنية دون الذرية كتفسير للنتائج التجريبية غير المتوقعة، والتي كان محتواها أن الذرة تتكون من شحنة مركزية والتي هي النواة الذرية وافترض أنها محاطًة بسحابة من الإلكترونات المدارية.

ثم توسعت أبحاث رذرفورد وساعد العالم ويليام كاي في تجربة استكشاف مرور جسيمات ألفا عبر الغازات مثل الهيدروجين والنيتروجين، حيث أطلقوا شعاعًا من جسيمات ألفا من خلال الهيدروجين، طرقت جزيئات ألفا نوى الهيدروجين إلى الأمام مع اتجاه الحزمة وليس إلى الخلف، وفي تجربة أخرى أطلقوا فيها جسيمات ألفا من خلال النيتروجين، اكتشفوا اعتمادا على النتائج أن جزيئات ألفا أطاحت بنوى الهيدروجين من نوى النيتروجين.

بالنتيجة، كان لنموذج الذرة لطومسون إلكترونات ذات شحنة سالبة مدمجة في فضاء مشحون إيجابيا، وثم أتت تجربة رذرفورد وأظهرت أن الذرة هي في الغالب مساحة فارغة مع نواة صغيرة كثيفة وموجبة الشحنة و بناء على هذه النتائج، اقترح رذرفورد النموذج النووي للذرة.

أكمل القراءة

هل لديك إجابة على "ما هي تجربة رقاقة الذهب لرذرفورد وما هي نتائجها واستنتاجاتها؟"؟