En qué consistió el y experimento de Rutherford que pudo determinar gracias a este?
Respuestas a la pregunta
Respuesta:
núcleos del gas helio
Explicación:
En 1911 se realizó en Manchester una experiencia encaminada a corroborar el modelo atómico de Thomson. Fué llevada a cabo por Geiger, Marsden y Rutherford, y consistía en bombardear con partículas alfa (núcleos del gas helio) una fina lámina de metal. El resultado esperado era que las partículas alfa atravesasen la fina lámina sin apenas desviarse. Para observar el lugar de choque de la partícula colocaron, detrás y a los lados de la lámina metálica, una pantalla fosforescente.
Espero que les halla servido ;)
Expliacion paso a paso
La predición
Una partícula alfa es una partícula sub-microscópica con una carga positiva. Según el modelo de Thomson, si una partícula alfa chocara un átomo, pasaría directamente a través. A escala atómica, el concepto de «materia sólida» carece de sentido, por lo que la partícula alfa no rebotaría en el átomo como si fueran canicas. Solo se vería afectada por los campos eléctricos del átomo, y en el modelo de Thomson los campos eléctricos eran demasiado débiles para afectar una partícula alfa pasajera en un grado significativo. Ambas cargas negativas y positivas dentro del átomo de Thomson se extienden sobre todo el volumen del átomo. De acuerdo con la Ley de Coulomb, cuanto menos concentrada es una esfera de carga eléctrica, más débil será su campo eléctrico en su superficie.
Thomson model alpha particle scattering.svg
Como ejemplo trabajado, considere una partícula alfa que pasa tangencialmente a un átomo de oro de Thomson, donde experimentará el campo eléctrico en su punto más fuerte y, de este modo, experimentará la máxima deflexión θ. Puesto que los electrones son muy ligeros comparados con la partícula alfa, su influencia puede ser despreciada y el átomo puede ser visto como una esfera de carga positiva.
Qn = carga de un átomo de oro = 79e = 1.266 × 10-17 C
Qα = carga de una partícula alfa = 2e = 3.204 × 10-19 C
r = radio de un átomo de oro = 1.44 × 10-10 m
vα = velocidad de una partícula alfa = 1.53 107 m/s
mα = masa de una partícula alfa = 6.645 × 10-27 kg
k = Constante de Coulomb = 8.998 × 109 N·m2/C2
Usando la física clásica, el cambio lateral de la partícula alfa en el momento Δp puede ser aproximado usando el impulso de la relación de fuerza y la expresión fuerza de Coulomb.
{\displaystyle \Delta p=F\Delta t=k\cdot {\frac {Q_{\alpha }Q_{n}}{r^{2}}}\cdot {\frac {2r}{v_{\alpha }}}} {\displaystyle \Delta p=F\Delta t=k\cdot {\frac {Q_{\alpha }Q_{n}}{r^{2}}}\cdot {\frac {2r}{v_{\alpha }}}}
{\displaystyle \theta \approx {\frac {\Delta p}{p}}<k\cdot {\frac {2Q_{\alpha }Q_{n}}{m_{\alpha }rv_{\alpha }^{2}}}=8.998\cdot 10^{9}\times {\frac {2\times 3.204\cdot 10^{-19}\times 1.266\cdot 10^{-17}}{6.645\cdot 10^{-27}\times 1.44\cdot 10^{-10}\times (1.53\cdot 10^{7})^{2}}}} {\displaystyle \theta \approx {\frac {\Delta p}{p}}<k\cdot {\frac {2Q_{\alpha }Q_{n}}{m_{\alpha }rv_{\alpha }^{2}}}=8.998\cdot 10^{9}\times {\frac {2\times 3.204\cdot 10^{-19}\times 1.266\cdot 10^{-17}}{6.645\cdot 10^{-27}\times 1.44\cdot 10^{-10}\times (1.53\cdot 10^{7})^{2}}}}
{\displaystyle \theta <0.000326~\mathrm {rad} ~(\mathrm {or} ~0.0186^{\circ })} {\displaystyle \theta <0.000326~\mathrm {rad} ~(\mathrm {or} ~0.0186^{\circ })}
El cálculo anterior no es más que una aproximación, pero está claro que la deflexión a lo sumo estará en el orden de una pequeña fracción de un grado. Si la partícula alfa pasara a través de una lámina de oro de unos 400 átomos de espesor y experimentara una deflexión máxima en la misma dirección (poco probable), seguiría siendo una pequeña deflexión.
El resultado[editar]
A petición de Rutherford, Geiger y Marsden realizaron una serie de experimentos en los que dirigieron un haz de partículas alfa en una fina lámina de oro y midieron el patrón de dispersión usando una pantalla fluorescente. Detectaron partículas alfa rebotando en la hoja de oro en todas las direcciones, algunas de vuelta en la fuente. Esto debía ser imposible según el modelo de Thomson. Obviamente, esas partículas habían encontrado una fuerza electrostática mucho mayor que el modelo de Thomson, lo que a su vez implicaba que la carga positiva del átomo se concentraba en un volumen mucho más pequeño de lo que Thomson imaginaba.2
Cuando Geiger y Marsden dispararon partículas alfa en sus láminas, se dieron cuenta de que solo una pequeña fracción de las partículas alfa se desvió en más de 90°. La mayoría voló directamente a través de la lámina. Esto sugirió que esas esferas minúsculas de la carga positiva intensa fueron separadas por vastos golfos del espacio vacío. La mayoría de las partículas pasaron a través del espacio vacío con una desviación mínima, y una pequeña fracción golpeó los núcleos y se desvió fuertemente.
Rutherford rechazó así el modelo de Thomson, y en cambio propuso un modelo en el que el átomo consistía en su mayoría espacio vacío, con toda su carga positiva concentrada en el centro de un volumen muy pequeño, rodeado por una nube de electrones. En resumen: la mayoría de los rayos alfa atravesaron la lámina sin dividirse, la mayor parte del espacio de un átomo es espacio vacío. Hay una densa y diminuta región que llamó núcleo, que contiene carga positiva y casi toda la masa del átomo; algunos rayos se desviaron porque pasan muy cerca del centro con carga eléctrica del mismo tipo que los rayos alfa (carga positiva); muy pocos rebotaron porque chocaron frontalmente contra ejes centros de carga positiva.