Rutherfords Streuversuch: Aufbau, Messung & Interpretation

Mit der Rutherford'schen Streuversuch wurde erstmals gezeigt, dass Atome aus einem kleinen positiven Kern bestehen, welcher von Elektronen umgeben ist.

Aufbau und Messung

Bei Rutherfords Streuversuch werden $$\alpha$$-Teilchen (A) auf eine dünne Goldfolie (B) geschossen. Dabei werden manche $$\alpha$$​-Teilchen gestreut. Die $$\alpha$$-Teilchen werden anschließend auf einem Leuchtschirm (C) detektiert. Beim Aufprall entstehen kleine Lichtblitze (D).

Die Anzahl der Lichtblitze und der Winkel, unter dem diese Lichtblitze auftreten, wird gemessen.

Beobachtung

Rutherford beobachtete, dass die meisten $$\alpha$$​-Teilchen gerade durch die Goldfolie fliegen. In manchen Fällen werden die $$\alpha$$​-Teilchen aber sehr stark abgelenkt, mit Streuwinkeln von weit über $$90^\circ$$. Sogar noch seltener werden die Teilchen mit einem Winkel von fast $$180^\circ$$​ zurückgestreut (Rückstreuung).

Interpretation

Es wurde lange angenommen, dass die positive Ladung der Atome weiträumig verteilt ist. Demnach könnten die $$\alpha$$-Teilchen einfach durch den Kern fliegen und würden nicht abgelenkt werden. Beobachtet wird aber, dass einige Teilchen fast gerade zurückprallen.

Um diese Rückstreuung zu erklären, muss ein anderes Modell für Atome verwendet werden. Folglich gibt es einen kleinen, aber soliden, positiv geladenen Kern. An diesem Kern können dann die $$\alpha$$​-Teilchen abprallen, was die Rückstreuung erklärt.

Der Kern ist aber sehr klein, deshalb werden nur wenige $$\alpha$$-Teilchen zurückgestreut. Ein kleiner Streuwinkel wird dadurch erklärt, dass die positiv geladenen $$\alpha$$​-Teilchen an dem ebenso positiv geladenen Atomkern durch Coulomb-Abstoßung abgelenkt werden.

Beispiel

Der Atomkern ist ca. $$100\,000$$ mal kleiner als die Elektronenhülle. Das ist das gleiche Verhältnis wie eine Erbse zu einem ganzen Fußball-Stadion.