Wróć do informacji o e-podręczniku Wydrukuj Pobierz materiał do PDF Pobierz materiał do EPUB Pobierz materiał do MOBI Zaloguj się, aby dodać do ulubionych Zaloguj się, aby skopiować i edytować materiał Zaloguj się, aby udostępnić materiał Zaloguj się, aby dodać całą stronę do teczki
RwduXcgHUvkI6

Doświadczenie Rutherforda

Czy to nie ciekawe?

Co tam jest w środku? Każdy zadawał sobie to pytanie. Jest ono jednym z objawów naturalnej ludzkiej ciekawości.

Zaspokajamy tę ciekawość począwszy od wieku niemowlęcego. Im kto dłużej potrafi stawiać sobie to pytanie (także inne, jemu podobne), najlepiej aż do późnej starości, tym ma bogatsze życie.

Ale o co tak naprawdę pytamy? Dziecko zaglądające do wnętrza zabawki szuka przede wszystkim jakiejś nowej materialnej struktury. Młody człowiek zaglądający do książki, do Internetu szuka przede wszystkim informacji – mniej interesuje go, z czego to jest zrobione. Archeolog zaglądający do odkopywanej właśnie zabytkowej budowli, szuka zarówno informacji, jak i materialnej struktury – tę ostatnią także zamieni na informację. Podobnie geolog, zaglądający (za pomocą młotka i dłuta, lupy, promieni X) do wnętrza skały, szuka tam minerału i ... symetrii oraz piękna.

Rn5yHDZkZAxvw
Rys. a. Geoda ametystowa w skale macierzystej.

Czy koniecznie trzeba zmienić zewnętrzną strukturę lub wręcz zniszczyć to, co chcemy obejrzeć w środku? Na szczęście, nie! Lekarz zagląda przecież, za pomocą całego arsenału środków i narzędzi, do wnętrza ludzkiego organizmu. Cenimy współczesną medycynę za zaglądanie mało inwazyjne lub niemal bezinwazyjne. Zaglądanie do wnętrza nie musi odbywać się za pomocą ludzkich zmysłów – potrafimy patrzeć za pomocą ultradźwięków, promieni X, fal radiowych i wielu innych technik.

Czy zawsze jesteśmy przygotowani na wynik zaglądania? Na pewno nie, pomyśl choćby o zajrzeniu do nieświeżego jajka. Alchemicy często zaglądali do swoich mieszanek za pomocą ognia – czasami wybuchało, bo w środku, prócz struktury i informacji była zmagazynowana energia. Zajrzenie do wnętrza jądra atomowego wręcz pozwoliło przewidzieć, choć nie od razu, że „z tego będzie energia”.

Ernst Rutherford, wespół ze współpracownikami Hansem Geigerem i Ernestem Marsdenem, pod koniec pierwszej dekady XX w., zajrzeli do wnętrza atomu. Obiektu, którego istnienie sto lat wcześniej było jedynie hipotezą, ciekawostką odziedziczoną po Demokrycie i kilku jeszcze starożytnych myślicielach. Obiektu, o którym jeszcze w połowie XIX w. uważano, że nie ma niczego w środku. Obiektu wreszcie tak małego, że nie dało się go dojrzeć – wiadomo było tylko, że atomy raczej są. Czym zajrzeli do atomu? Czego tam szukali? Co zobaczyli? Czy to, czego się spodziewali, czy coś zupełnie innego? Na pewno warto o tym wszystkim poczytać…

RZlHjnIFjY2om
Rys. b. (od lewej) Ernest Rutherford, Hans Geiger i Ernest Marsden zaprojektowali i przeprowadzili w latach 1908‑1911 serię eksperymentów, w których badali rozkład materii we wnętrzu atomu. Po zinterpretowaniu wyników opracowali planetarny model atomu.
Twoje cele

Pracując z tym e‑matriałem:

  • opiszesz stan wiedzy o budowie atomu z przełomu XIX i XX wieku,

  • przedstawisz założenia i cel doświadczenia Rutherforda, w tym problematykę rozmiarów tzw. rdzenia atomowego,

  • przeanalizujesz warunki rozpraszania cząstek α wstecz z punktu widzenia sił na nie działających oraz przemian energii,

  • przeprowadzisz symulacje różnych wariantów doświadczenia Rutherforda i zinterpretujesz ich wyniki.