تشتت رذرفورد – جسيمات ألفا والنواة ونموذج طومسون

ماذا تعرض

في تجربة رقاقة الذهب، أُطلقت جسيمات ألفا الموجبة على رقاقة رقيقة جدًا من الذهب. توقّع نموذج طومسون، الذي يصوّر الذرة كرة من الشحنة الموجبة المنتشرة تتوزع فيها الإلكترونات، أن تعبر الجسيمات كلها تقريبًا بانحراف ضئيل. لكن بعض الجسيمات انحرف بزوايا كبيرة وارتد قليل منها إلى الخلف. فاستنتج رذرفورد أن الشحنة الموجبة ومعظم كتلة الذرة تتركز في نواة صغيرة جدًا، وأن معظم الذرة فراغ. وتزداد زاوية الانحراف كلما اقترب مسار الجسيم من النواة، أي كلما صغر معامل التصادم b، وكلما زاد عدد البروتونات Z، وكلما قلت طاقة الجسيم E.

طريقة الاستخدام

في شاشة «ذرة رذرفورد» راقب الحزمة مع تفعيل «إظهار المسارات»، ثم غيّر «طاقة جسيم ألفا (E):» و«البروتونات (Z):» ولاحظ كيف تتغير المسارات. اختر «معامل التصادم b (الجسيم المُصوَّب):» واضغط «إطلاق الجسيم المُصوَّب» لتقارن الزاوية المحاكاة بالعلاقة. فعّل «ذرات متعددة (رقاقة الذهب)»، ثم انتقل إلى «نموذج طومسون» وقارن، واستخدم «مسح المسارات» بين المحاولات.

المعاملات القابلة للتغيير

• الشاشة ذرة رذرفورد, نموذج طومسون
• البروتونات (Z) 10–100
• النيوترونات (N) 10–150
• طاقة جسيم ألفا (E) 1–10
• إظهار المسارات
• ذرات متعددة (رقاقة الذهب)

أسئلة للاستكشاف

1. لماذا تعبر معظم جسيمات ألفا رقاقة الذهب دون أن تنحرف تقريبًا؟
2. ماذا يحدث لزاوية الانحراف عندما تقل قيمة معامل التصادم b أو تقل طاقة الجسيم E؟
3. لماذا لا يستطيع نموذج طومسون تفسير ارتداد بعض جسيمات ألفا إلى الخلف؟