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Versuche

RUTHERFORD-Streuung (Simulation von PhET)

Abb. 1 Wie hat RUTHERFORD die Struktur des Atoms herausgefunden, ohne es tatsächlich zu sehen? Simuliere das berühmte Experiment, in dem er das THOMSONsche Modell widerlegt: Die Streuung der Alphateilchen weist auf einen sehr kleinen Atomkern hin.

In der folgenden Aufgabe sollst du dich genauer mit dem RUTHERFORD-Atom beschäftigen. Dabei benutzten wir die Begriffe Stoßparameter und Streuwinkel.

Als Stoßparameter bezeichnet man den minimalen Abstand des Alphateilchens zum Kern, wenn es auf einer Geraden weiter fliegen würde. Fliegt also das Alphateilchen genau auf den Mittelpunkt des Kerns zu, so hat der Stoßparameter den Wert Null, ansonsten einen positiven Wert.

Als Streuwinkel bezeichnet man den Winkel zwischen der Geraden, auf der das Alphateilchen ohne Ablenkung durch den Kern weiter fliegen würde und der Geraden, auf der das Alphateilchen nach der Ablenkung durch den Kern wirklich weiter fliegt. Wird also das Alphateilchen überhaupt nicht abgelenkt, ist der Streuwinkel \(0^\circ \); bewegt sich das Alphateilchen dagegen nach der Ablenkung wieder genau zurück, ist der Streuwinkel \(180^\circ \).

Aufgabe

Untersuche, wie der Streuwinkel vom Stoßparameter abhängt. Formuliere deine Beobachtungen in Form eines "Je ..., desto ..." - Satzes.

Lösung

Je größer der Stoßparameter, desto kleiner ist der Streuwinkel.

Untersuche, wie der Streuwinkel von der Energie der Alphateilchen abhängt. Formuliere deine Beobachtungen in Form eines "Je ..., desto ..." - Satzes.

Lösung

Je größer die Energie der Alphateilchen, desto kleiner ist der Streuwinkel.

Untersuche, wie der Streuwinkel von der Protonenzahl abhängt. Formuliere deine Beobachtungen in Form eines "Je ..., desto ..." - Satzes.

Lösung

Je größer die Protonenzahl, desto größer ist der Streuwinkel.

Untersuche, ob der Streuwinkel von der Neutronenzahl abhängt.

Lösung

Der Streuwinkel ist unabhängig von der Neutronenzahl.