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Physik, 13 Atomphysik - Rutherford Streuung
Java Simulation Erklärung des Rutherford Versuches

Übersicht

Ernest RutherfordDie Rutherford-Streuung beschreibt die Streuung von geladenen Partikeln an einem geladenen Streuzentrum. Im Ausgangsversuch wurde die Streuung von Alpha-Teilchen an Gold-Atomkernen untersucht. Die sich daraus ergebenden Teilchenbahnen sind Hyperbeln, ähnlich den Kometenbahnen. Aus der Verteilung der gestreuten Teilchen können Rückschlüsse auf die Struktur des Streuzentrums gezogen werden. Dies führte zur Erkenntnis, dass die positive Ladung in den Atomen sich auf einen kleinen Raum im Atomzentrum konzentriert. Bis dahin galt das Modell von Thomson, bei dem die positive Ladung des Atoms homogen in einer Kugel verteilt ist (Thomsonsches Atommodell - Rosinenkuchen). Beteiligt an diesen Experimenten waren Hans Geiger (nach dem der Geigerzähler benannt ist), Ernest Marsden und Ernest Rutherford.

Lernprogramm Rutherford bis PSE v4.0

Hierbei handelt es sich um ein selbstgeschriebenes Programm, welches zuerst den Aufbau des Ruthford Versuches erarbeitet. Anhand der Rückschlüsse auf einen massereichen Atomkern wird dann das Atommodell und schließlich der Aufbau des Periodensystems erarbeitet.

Das Programm ist dabei so aufgebaut, dass zuerst ein Text (manchmal zusammen mit Bildern oder kleinen Animationen) gelesen werden muss. Dazu stellt das Programm eine Frage, welche im Multiple Choice Verfahren beantwortet werden muss. Das Programm zählt die richtigen Antworten mit und gibt am Ende eine Übersicht aus.

Aus Lehrersicht ist es erstaunlich welchen Eifer Schüler entwickeln können hier 100% zu erreichen. Für Didaktiker noch der Hinweis, das es sich hierbei im Prinzip um programmiertes Lernen im Computergewand handelt.

Java Simulation

 

www.pk-applets.de

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Erklärung des Rutherford Versuches

Was würde wohl passieren, wenn man eine dünne Goldfolie, hunderte von Atomlagen stark, mit positiv geladenen Bruchstücken aus einem radioaktiven Zerfall (Alpha-Teilchen, 2 fach positiv) beschießen würde?

Rutherford beobachtet die "Einschläge" der Alpha-Teilchen auf einem Szintillationsschirm, der aufblitzt, wenn ein Teilchen auftrifft.
bulletwürden diese Teilchen an der massiven "Atommauer" abprallen und zurückgeworfen werden?
bulletwürden sie energiereich genug sein, die Wand zu durchdringen und kaum aus ihrer Richtung abgelenkt werden, weil die positive Ladung gleichmäßig verteilt ist und die leichten Elektronen kaum stören?
bulletwürde gar etwas Unerwartetes passieren?
Auf Teilchen, die sehr weit am Kern vorbeifliegen, übt der Atomkern fast keine Kräfte aus. Sie fliegen praktisch ungehindert durch das Atom hindurch.

Teilchen, die näher am Kern vorbeifliegen werden je nach Ladung von diesem mehr oder weniger stark abgestoßen (Teilchen positiv geladen) oder angezogen (Teilchen negativ geladen).
Sie werden aus ihrer ursprünglichen Richtung abgelenkt, und zwar um so mehr, je näher sie dem Kern kommen. (Streuung)

Ein positiv geladenes Teilchen auf "Kollisionskurs" wird auf dem Weg zum Kern immer mehr abgebremst und kehrt schließlich um.(Rückstreuung)

Je energiereicher es ist, um so näher kann es dem Kern kommen. Da der Kern sehr klein ist, passiert das sehr selten.

© Grüninger, Landesbildungsserver, 2002 

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letzte Änderung: 18.11.2005