آزمایش ورقهٔ طلا و پراکندگی ذرات آلفا

پراکندگی چه چیزی دربارهٔ اتم نشون داد؟

در آزمایش ورقهٔ طلا، بیشتر ذرات آلفا تقریباً مستقیم رد شدن و تعداد کمی با زاویهٔ بزرگ منحرف یا رو به عقب پراکنده شدن. این نتیجه با بار مثبتِ گسترده در کل اتم جور درنمی‌اومد؛ شواهد به هسته‌ای کوچک و مثبت اشاره می‌کرد که بیشتر جرم اتم در اون جمع شده. بیشتر حجم اتم هم فضای خالیه.

پراکندگی رادرفورد به انرژی و زاویه بستگی داره

dSigma/dOmega = ((Z1*Z2*k)/(4*E))^2*csc(theta/2)^4

برای ذرات باردار که از نیروی کولنیِ هسته منحرف می‌شن، رابطهٔ رادرفورد می‌گه پراکندگی در زاویهٔ بزرگ با زیاد شدن انرژی کم می‌شه و با زاویه تغییر شدیدی داره. فرمول زیر مقطع پراکندگیِ تفاضلی رو توصیف می‌کنه؛ این خودش درصد ذرات برخوردکرده نیست.

مقطع پراکندگی با احتمال یکی نیست

برای پیش‌بینی چند ذره واقعاً به آشکارساز می‌رسه، باید چگالی سطحی و ضخامت ورقه، تعداد ذرات ورودی و زاویهٔ دریافت آشکارساز رو هم بدونی. شکل این شبیه‌سازی یک ذره رو در زاویه‌ای که انتخاب می‌کنی می‌کشه؛ مسیر تصویرشده نتیجهٔ قرعه‌کشی از درصد خروجی نیست.

واحد انرژیِ کنترل رو با احتیاط بخون

فرمول این محاسبه از انرژی بر حسب مگاالکترون‌ولت استفاده می‌کنه، ولی برچسب کنترل eV نوشته شده. یعنی عدد ۵ در کنترل مثل ۵ MeV وارد رابطه می‌شه، نه ۵ eV. تا وقتی این ناهماهنگی رفع نشده، به واحد کنار کنترل اعتماد نکن.