تجربة صفيحة الذهب

تعد تجربة صفيحة الذهب (1911) تجربة مهمة كانت الأساس في إنتاج نموذج رذرفورد(ارنست رذرفورد,عالم بريطاني) الذري ,الذي يعد أول نموذج مداري للذرة (أي افترض وجود مدارات شبيهة بمدارات الكواكب حول الشمس).
فما هي تجربة صفيحة الذهب,وما نتائجها , وماذا استنتج رذرفورد من نتائجها؟؟
لقد احضر رذرفورد مصدرا لجسيمات ألفا (وجسيم آلفا هو جسيم موجب الشحنة اكبر بسبعة آلاف مرة من الإلكترون).
ما سبب اختيار جسيم آلفا؟؟
أولا كتلته ,بحيث لا يمكن أن يمر دون تأثير في الذرات ,وهذا يعطينا معلومات عن توزيع الكتلة عبر الذرة.
ثانيا شحنته,انه جسيم مشحون ,ولا بد من ظهور اثر تفاعل شحنته مع شحنة البنية الذرية ,وهذا يعطينا معلومات عن توزيع الشحنة عبر الذرة.
المهم :
يكون مصدر جسيمات آلفا مغلفا بغطاء من الرصاص (حيث يستعمل الرصاص لامتصاص كافة أنواع الإشعاعات,ومنعها من اختراقه ,ويستعمل في جدران بعض غرف التصوير الذي يستعمل الأشعة في بالعديد من المستشفيات ).
استطاع رذرفورد الحصول على حزمة ضيقة من جسيمات آلفا وذلك عبر شق ضيق في غلاف الرصاص الذي يغلف المصدر ووجه هذه الحزمة نحو صفيحة رقيقة جدا من الذهب.
خلف صفيحة الذهب هناك شاشة من الفلورسنت(لإعطاء نقاط مضيئة عند اصطدام جسيمات آلفا بها) قابلة للدوران لرصد أي زاوية تشتت لجسيمات آلفا بعد تشتتها عن صفيحة الذهب.
ماذا كانت النتائج بعد قذف صفيحة الذهب بحزمة جسيمات آلفا:
· القسم الأكبر من جسيمات آلفا عبر الصفيحة دون تأثر في مساره (أي بقي سائرا في خطوط مستقيمة).
· تشتت بعض جسيمات آلفا بزوايا قليلة (أي انحرف بزوايا قليلة عن مساره).
· تشتت بعض جسيمات آلفا بزوايا كبيرة (أي انحرفت كثيرا عن مسارها ,ونستطيع القول أنها ارتدت ,أي بزوايا اكبر من 90 درجة).
ماذا تم الاستنتاج من هذه النتائج؟؟:
أولا النتيجة الأولى (عدم تغير المسار) تدل أن معظم حجم الذرة فراغ , بحيث لم تصادف شيئا بطريقها(وان صادفت إلكترون فلن يكون له تأثير على مساره للفرق الكبير في الكتلة بينه وبين جسيم آلفا)
ثانيا النتيجة الثانية (الانحراف القليل) تدل عل تفاعل الشحنة ,حيث أدى مجال النواة الموجب إلى تنافر كهربائي يحكمه قانون كولوم بين جسيم آلفا وبين النواة ,بحيث أدى هذا التنافر إلى انحراف قليل (لكبر كتلة جسيم آلفا).
ثالثا النتيجة الثالثة(الارتداد) تدل على تفاعل الكتل ,حيث إن ارتطام جسيم آلفا بالنواة أدى إلى ارتداده ,وذلك لوجود تناسب ليس بالكبير في الكتل بين النواة وبين جسيم آلفا.
هذه التفسيرات دفعت رذرفورد لوضع نموذجه الذري والذي يقول بشكل بسيط :
"تتكون الذرة من مركز صغير الحجم(قطره من رتبة 1 فيمتومتر) ,عالي الكثافة, موجب الشحنة,تتركز معظم كتلة الذرة في هذا المركز, يدعى النواة.
تدور حول هذا المركز جسيمات صغيرة سالبة الشحنة تدعى الإلكترونات , بدوران شبيه بدوران الكواكب حول الشمس(قطر المدار من الرتبة 1 انغستروم),وبالتالي يكون معظم حجم الذرة فراغ."
منقول