Informationen zum Mediensatz
Diese Folie dient zur Verdeutlichung der Hintergründe des Streuversuches von Ernest Rutherford (*1871 +1937). Durch den Ausgang dieses Versuches kam man zur genaueren Aussagen nach Änderung der zuvor geltenden Atommodelle. Rutherford wies mit seinem Streuexperiment nach, dass die Streuung der Beschussteilchen auch unter relativ großen Ablenkwinkeln und auch nach "rückwärts" erfolgt und ermöglichte es damit, konkrete Aussagen über Atome und Atomkerne zu machen. Bereits den Forschern Thomson und Lenard war die grundsätzliche Durchdringbarkeit von Materie bekannt. Nach den älteren Atommodellen mit homogenen Atomen hätten alle Beschußteilchen von der Goldfolie als einer undurchdringbaren Wand zurückprallen müssen. (! Der rutherfordsche streuversuch arbeitsblatt video. ) Beachten Sie bitte, dass dieser Mediensatz für den Bereich der Sekundarstufe 1 angefertigt ist und den Ansprüchen der Oberstufe,... nicht gerecht werden kann. Tipps zum Mediensatz: Es ist vorgesehen diese Folie als zusätzliches Projektionsmedium einzusetzen.
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In der Atomhülle bewegen sich die negativen Elektronen, welche die positive Ladung der Protonen im Kern ausgleichen. Ein Großteil des Atoms besteht aus leerem Raum. Die Schwächen des Rutherford Atommodells Der Rutherfordsche Streuversuch wird durch das Rutherfordsche Atommodell komplett begründet. Nach heutigen Kenntnissen gibt es dennoch Schwächen des Modells. LP – Übungsaufgabe: Rutherford-Streuung für arme Leute. Wenn von der Darstellung der Elektronen um den Atomkern im Rutherfordschen Atommodell ausgegangen werden würde, würden sich die Elektronen wie im Planetensystem um den Kern herum in unterschiedlichen, beliebigen Bahnen bewegen. Daher wird das Rutherfordsche Atommodell auch als Planetenmodell bezeichnet. Eine kreisende Ladung würde sich beschleunigen und damit Energie abgeben. Somit könnten die Bahnen nicht stabil bleiben und das Elektron würde mit dem Kern zusammenprallen. Bei diesem Zusammenprall würden elektromagnetische Wellen erzeugt werden, was allerdings noch nie beobachtet wurde. Auch die Entstehung von diskreten Spektrallinien bei Gasen kann durch das Rutherfordsche Atommodell nicht begründet werden.
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Thomson, Rutherford, Bohr, Haas … hat eigentlich jeder ein Atommodell oder kommt einem das nur so vor? Um sicher zu gehen, dass du noch durchblickst erklären wir dir hier einmal das Rutherford Atommodell. Falls dich also interessiert wie dieses Atommodell aussieht oder wie Rutherford darauf gekommen ist, lies gerne weiter. Um zu verstehen wie Rutherford auf sein Modell kam und warum es so aussieht, müssen wir uns seinen Versuch – auch Rutherfordscher Streuversuch oder Rutherford Experiment genannt – angucken. Falls dich das nicht interessiert kannst du hier auch direkt zum Rutherford Atommodell springen. Aufbau
Rutherford verwendete Radium um radioaktive Strahlung zu erzeugen. Der rutherfordsche streuversuch arbeitsblatt deutsch. Die Alphastrahlung leitete er dann auf eine nur einige Atomschichten dicke Goldfolie. Die Goldfolie war von einem Leuchtschirm umgeben, die einen Lichtblitz erzeugte sobald ein Alphateilchen der Strahlung diese berührt. Das verbreitetste Atommodell zu dieser Zeit war das von Thomson. Rutherford erwartete daher, dass alle Alphateilchen einfach durch die Goldfolie hindurch gehen und dahinter auf dem Leuchtschirm detektiert werden.
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2. Ab und zu beobachtete Rutherford jedoch auch eine _______ Ablenkung eines
α-Teilchens, man sagt, die die α-Teilchen "______". Rutherford
selbst sagte dazu:
"
Es war bestimmt das unglaublichste
Ergebnis, das mir je in meinem Leben widerfuhr. Es war fast so unglaublich,
als wenn einer eine 15-Zoll-Granate auf ein Stück Seidenpapier abgefeuert hätte
und diese zurückgekommen wäre und ihn getroffen hätte. " Rutherford
folgerte, dass die in der Goldfolie sehr weit auseinander liegenden, positiv
geladenen __________, welche jeweils fast die ganze _________ eines Atoms enthalten,
die α-Teilchen abstoßen. Den Bewegungsbereich der Elektronen um den Atomkern
herum bezeichnete er als die ___________. Dieses Atommodell, das aus dem Rutherford´schen Streuversuch hergeleitet wurde,
nennt man das ______________________ des Atoms. Der Rutherford-Versuch. Rutherford´scher
Streuversuch
Lies den folgenden Text und ergänze die Lücken mit den folgenden Begriffen:
α-Teilchen -
Atomhülle - Atomkern - Aufbau - Gold - Hülle -
Kern -
Leuchtschirm -
Masse -
Modell - nicht - Radium -
schwach - stark - streuen
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Lösung
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Durch diese großflächige Verteilung der Masse und der positiven Ladung ging man davon aus, dass ein solches Atom ein Alphateilchen kaum beeinflussen kann und Alphateilchen ein Atom praktisch unabgelenkt passieren. Entsprechend erwarteten die beiden Physiker, dass die \(\alpha\)-Teilchen von der dünnen Metallschicht kaum beeinflusst werden und die Metallschicht einfach passieren ohne abgelenkt zu werden. Tatsächliche Beobachtungen
Abb. Der rutherfordsche streuversuch arbeitsblatt in online. 2 Beobachtung im Rutherfordschen Streuversuch Zwar zeigten sich im Experiment (siehe Abb. 2) die meisten Lichtblitze auf dem Schirm in gerader Richtung hinter der Goldfolie, aber entgegen den Erwartungen wurden auch zahlreiche Lichtblitze etwas links und rechts davon beobachtet. Die \(\alpha\)-Teilchen wurden also von der Goldfolie abgelenkt. Besonders überraschend war jedoch, dass gelegentlich auch auf dem Teil des Schirms Lichtblitze zu sehen waren, der auf der Seite des Präparates platziert war. Einige wenige der \(\alpha\)-Teilchen wurden also um über \(90^{\circ}\) abgelenkt und somit zurückgestreut.
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Er ist ein Maß für die gleiche Wahrscheinlichkeit. Es gilt
Bemerkungen
1) Eine Wahrscheinlichkeitsverteilung für ist nicht definiert, da es einen minimalen Ablenkwinkel
gibt. Dieser wird angenommen, wenn sich das Alphateilchen im Abstand b = b max vom Atom, also am Rand der kreisförmigen Wirkungsquerschnittsfläche bewegt. Für einen größeren Stoßparameter b befindet sich das Alphateilchen im Streufeld des Nachbaratoms und der Ablenkwinkel nimmt wider zu. Dabei gilt:
und. 2) Das Integral über die Wahrscheinlichkeitsverteilung
ergibt 1. 3) Ähnliches für die Flächenintegrale
und
Literatur
E. Rutherford, The Scattering of α and β Particles by Matter and the Structure of the Atom, Philosophical Magazine. Series 6, 21 (May 1911) p. Rutherford´scher Streuversuch. 669-688
H. Geiger and E. Marsden, On a Diffuse Reflection of the α-Particles, Proceedings of the Royal Society 82A (1909), p. 495-500
Gerthsen Kneser Vogel Physik, 16. Auflage, S. 630 - 633, Springer-Verlag
Doch sind sie nötig, um die Spektrallinien verschiedener Gase zu erklären. Zudem ist es auch nicht möglich, mit dem Rutherfordschen Atommodell zu begründen, warum die Elektronen nicht in den Kern stürzen, wenn sie um den Atomkern kreisen. Elektronen auf einer Kreisbahn sind beschleunigte Ladungen und geben deshalb Energie in Form von Strahlung ab. Laut dem Atommodell Rutherfords ist von Strahlung aber keine Rede. Demnach würden die Elektronen nicht in einer stabilen Kreisbahn um den Atomkern kreisen. Stattdessen würden sie nach und nach in den Atomkern stürzen. Atommodelle
Durch die vielen Probleme des Rutherfordschen Atommodells wurde es später durch das Bohrsche Atommodell
und anschließend das Schalenmodell
abgelöst. Willst du noch mehr über die vielen verschiedenen Atommodelle erfahren? Welche es gibt, erklären wir dir in einem Video! Schau doch gleich rein!