fizik

ana

üniversite

Kuantum mekaniği

RÜTHERFORD ATOM MODELİ

Yazar fizik

Cumartesi, 24 Şubat 2007

RUTHERFORD 1911 de radyoaktif bir kaynaktan çıkan ve +2e yüklü olan a tanecikleriyle çok ince (10~⁵ cm) bir altın varağı bombardımana tabî tuttu. Gerek a kaynağını ve gerekse altın varağı, iç cidarı çinko sülfürüne bulanmış camdan bir ampul içine yerleştirmek suretiyle a ışınlarının altın atomlarıyla etkileşmeleri sonucu dağılımlarını gözledi. (Şekil: IV.l)

Bu deneyle altın atomları tarafından saptırılan a tanecikleri ZnS üze-

rinde ışıltılar meydana getirdiklerinden sapma açıları kolaylıkla ölçülebi-liyordu. Kaynaktan çıkıp Au varağının üzerine gelen taneciklerin hemen hepsi saptırılmamakta fakat, işin ilgi çekici tarafı, bunlardan birkaçı çok büyük sapmalara mâruz kalmaktaydı.

Eğer atomlar J.J.' THOMSON'un tasarladığı gibi 10-' cm. çaplı olsaydı 10 ^s cm J5k bir kalınlıkta 1000 kat Au atomu bulunacaktı. Deney 10⁵ adet a taneciği üzerinden ancak 1 tanesinin 100 kat atomu geçerken ortalama 90° den büyük bir açıyla saptırıldığını göstermektedir. Yâni eğer hedef tek bir atomdan oluşmuş olsa, 10" âdet a taneciğinden ancak bir tanesi 90° den büyük bir açıyla saptırılmış olacaktı. Bu şartlar altında böyle yüksek açılı bir sapmanın a tâneciğiyle varaktaki atomlar arasında peşpeşe bir çok çarpışma sonucu elde edilemeyeceği ispatlanır. Buna göre mümkün olan yegâne varsayım bu büyük sapmanın a taneciğinin ancak tek bir Au atomuyla çarpışması sonucu ortaya çıkabileceğidir.

Bir taraftan bu, diğer taraftan da a taneciklerinin 1000 kat Au atomunu rahatlıkla geçebilme yetenekleri RUTHERFORD'u, atomun pozitif yüklü kısmının çapı 10^-8 cm den çok daha küçük olan bir uzay parçası içinde toplanmış olduğunu, atomun büyük bir kısmının boşluktan ibaret olduğunu ve Au atomlarıyla a taneciklerinin arasındaki etkileşmenin de her ikisi arasında var olan COULOMB kuvvetine bağlı olduğunu ve saptırılan a taneciklerinin 8 sapma açılarının da ancak COULOMB kanununa dayanarak elde edilebileceğini düşünmeğe şevketti.

Atomun içindeki pozitif yükün merkezlendiği bu kısım atomun çekirdeği olacak ve bunun çok uzağında elektronlar bulunacaktı. Deneyin verilerinden bu çekirdeğin yarıçapını değerlendirmek mümkündür. Bu itibarla yukarıda sözü edilmiş olan saptırılmamış 10" adet a taneciğinin atomların arasından ve çekirdeklerin uzağından geçmiş oldukları düşünülebilir.

Eğer O ile birim yüzeyden bir saniyede geçen a taneciklerinin sayısını gösterirsek a yarıçaplı bir atomu bir saniyede katedenlerin sayısı Or.a?, ve R yarıçaplı bir atom çekirdeği üzerine düşenlerin sav^ır,ı da ®tzR¹ olurdu. 10⁸ adet'a taneciğinden ancak birisi çekirdeğin çok yakınma sokulmak dolayısıyla büyük bir sapmaya uğradığından, her bir Au atomunun civarındaki diğer Au atomlarıyla temas hâlinde olması varsayımı altında, bir a taneciğinin bir Au çekirdeği tarafından çok büyük bir sapma açısı altında saptırılma ihtimâli

mermi çekirdeğin kinetik enerjisiyle de ters orantılı olarak azaldığı görülmektedir. r₀ m 8 nm fonksiyonu olarak eriştiği minimum değer de 0=iT için gerçekleymektedir. Bu minimum değerin (IV.12) RUTHERFORD formülünün geçerli olduğu hâllerde ve mermi tanecik de oldukça büyük bir kinetik enerjiyi haiz olduğu zaman hedef ve mermi çekirdeklerin yarıçaplarının toplamını vereceği aşikârdır.

Gerçekten de (IV.12) formülü her zaman geçerli bir formül değildir. Daha 1924 de CHADWICK ile RUTHERFORD radyoaktif kaynaklardan elde edilen birkaç MeV kinetik enerjili a tanecikleriyle yaptıkları deneylerde 10~^M m den daha küçük uzaklıklarda mermi taneciklerin saçılmasının (IV.12) RUTHERFORD formülüne uymadığını denel olarak ortaya koydular. Eğer seçmiş olduğumuz geometrik modelin doğru olduğunu yâni Fiziksel Gerçeğin bir veçhesini bize yansıtmakta olduğunu varsaymakta İsrar edecek olursak, bu takdirde, hedef çekirdeğin çok yakınındaki saçılmanın aklasığar bir izahı, ancak, 10~¹⁴ m den küçük boyutu haiz bölgede COULOMB kuvvetinin etkisini ortadan kaldırmasa bile onu maskeleyecek derecede şiddetli bir kuvvetin ortaya çıktığını kabul etmek suretiyle olabilir.

Bu çok kısa ulaşımlı fakat çok daha şiddetli kuvvete «çekirdek kuvveti» adı verilir.

Gerek RUTHERFORD'un, gerekse GEÎGER ve MARSDEN'in deneyleri atomun pozitif yüklü olduğunu ve bu büyük kütleli kısmının da gerçekten, bütün atom boyutları içinde pek küçük uzaysal bir yaygınlığı haiz olduğunu ortaya koymuş bulunmaktadır. Bu sonuç P. LENARD'ın atomun oldukça boş bir yapıyı haiz olması gerektiğini ileri süren kanaatini pekleştirmektedir.

RUTHERFORD bu deney sonuçlarından ve kendisinden önce yapılanlardan esinlenerek şu atom modelini ileriye sürmüştür:

1) Atom, kütlesinin en büyük kısmını temsil eden pozitif yüklü bir çekirdek ile bunun etrafında dairesel yörüngeler üzerinde dolanan elektronlardan oluşmuştur.

2) Çekirdeğin pozitif yükü ile elektronların toplam negatif yükü biri-birlerinin etkilerini yok edecek şekilde olduklarından normal halindeyken atom, tüm olarak ele alındığında, yüksüz (yâni nötr) gözükür.

3) Elektronlarla çekirdek arasındaki etkileşme (interaksiyon), COULOMB çekim kuvveti olup bu, elektronun dairesel yörüngesi üzerindeki dolanımının doğurduğu merkezkaç kuvvetini dengelemektedir.

Görülüyor ki RUTHERFORD modeli bazı takımlardan deneyle uyuşmakla beraber, bilinen teoriler çerçevesi içinde atomun kararlılığını izah edebilmek gücünden yoksundur.

Favorilere Ekle

Sik Kullanilanlar

E-posta ile Bildir

Okunma: 2735

Yorumlar (0)