Soru:
Rutherford atom modeline göre, bir alfa parçacığı (\( \alpha^{2+} \)) bir altın atomunun (\( Z=79 \)) çekirdeğine doğru yönlendiriliyor. Alfa parçacığı ile altın çekirdeği arasında oluşan elektrostatik itme kuvveti, parçacık çekirdeğe yaklaştıkça nasıl değişir? Bu durum, gezegen modeli ile nasıl ilişkilendirilebilir?
Çözüm:
💡 Bu soruyu Coulomb Yasası'nı (\( F = k \frac{q_1 q_2}{r^2} \)) kullanarak adım adım çözebiliriz.
- ➡️ Yükleri Belirleyelim: Alfa parçacığının yükü \( q_1 = +2e \), altın çekirdeğinin yükü is \( q_2 = +Ze = +79e \)'dir. Her ikisi de pozitif yüklü olduğu için birbirlerini iterler.
- ➡️ Coulomb Yasasını Uygulayalım: İtme kuvveti \( F = k \frac{(2e)(79e)}{r^2} = k \frac{158e^2}{r^2} \) olarak ifade edilir. Burada \( r \), iki parçacık arasındaki mesafedir.
- ➡️ Mesafe ve Kuvvet İlişkisi: Formülden görüleceği üzere, kuvvet (\( F \)), mesafenin karesi (\( r^2 \)) ile ters orantılıdır. Alfa parçacığı çekirdeğe yaklaştıkça (\( r \) küçüldükçe), elektrostatik itme kuvveti çok büyük değerlere ulaşır.
- ➡️ Gezegen Modeli ile İlişkisi: Bu durum, Güneş'in gezegenleri kütleçekim kuvvetiyle çekmesine benzer. Ancak atomda kuvvet elektrostatiktir ve iticidir. Elektronların çekirdek etrafında dönmesi için gereken merkezcil kuvvet, bu elektrostatik çekim kuvveti tarafından sağlanır.
✅ Sonuç: Alfa parçacığı çekirdeğe yaklaştıkça aralarındaki itme kuvveti artar. Bu güçlü kuvvet, alfa parçacıklarının büyük açılarla saçılmasının nedenidir ve gezegen modelinde elektronları yörüngede tutan çekim kuvvetinin kaynağını oluşturur.
