Rozpraszanie Rutherforda — odkrycie jądra

Co się właśnie stało?

Zmniejszyłeś parametr zderzenia — cząstka α przeleciała bliżej jądra, więc odpychanie kulombowskie było silniejsze i kąt rozproszenia gwałtownie wzrósł, aż do odbicia niemal do tyłu.

Warunek Rutherforda:

— kąt rozproszenia $\theta$ rośnie, gdy parametr zderzenia $b$ maleje. $a$ to skala zbliżenia zależna od ładunków jądra i cząstki oraz jej energii; $b$ — prostopadła odległość toru od jądra.

Co to znaczy w praktyce?

Większość cząstek ma duże $b$ i przelatuje prawie prosto (mały kąt). Tylko nieliczne, trafiające niemal centralnie, odbijają się pod dużym kątem — bo napotykają skupiony, dodatni ładunek jądra:

Dlaczego to obaliło model „ciasta z rodzynkami"?

Gdyby masa i ładunek były rozmyte po całym atomie, siły uśredniałyby się i wszystkie cząstki przelatywałyby prawie prosto. Odbicia do tyłu są możliwe tylko wtedy, gdy dodatni ładunek i masa są skupione w małym, gęstym jądrze.

Po co Ci to na maturze:

Doświadczenie Rutherforda to klasyk zadań opisowych: umiej powiązać rzadkie odbicia pod dużym kątem z istnieniem małego, masywnego, dodatniego jądra i zależnością $\theta$ od $b$. Chwyt: mały $b$ ⇒ duży kąt.

Zapamiętaj: kąt rozproszenia rośnie, gdy parametr zderzenia b maleje (bliżej jądra silniejsze odpychanie); cała masa i dodatni ładunek są skupione w małym, gęstym jądrze.