Rutherford atom modeline göre, pozitif yük atomun merkezinde küçük bir hacimde toplanmıştır. Bu modele dayanarak, bir alfa parçacığı (\(+2\) yüklü) altın çekirdeğine (\(+79\) yüklü) çok yakın bir noktadan geçerse ne olması beklenir?
A) Hiç etkilenmeden yoluna devam eder.
B) Çekirdek tarafından kuvvetle çekilir ve yörüngesine hapsolur.
C) Çekirdeğin kuvvetli itici elektrostatik kuvvetine maruz kalır ve büyük bir açıyla sapar.
D) Çekirdekteki nötronlar tarafından soğurulur.
Merhaba sevgili öğrenciler,
Rutherford atom modeli ve alfa parçacıklarının saçılması deneyi, atomun yapısını anlamamızda devrim niteliğinde bir adımdır. Bu soruyu adım adım inceleyelim:
- Rutherford Atom Modeli Nedir?
Rutherford atom modeline göre, atomun pozitif yükünün ve kütlesinin büyük bir kısmı, atomun merkezinde çok küçük bir hacimde yoğunlaşmıştır. Bu küçük, yoğun ve pozitif yüklü bölgeye "çekirdek" denir. Elektronlar ise çekirdeğin etrafında dolanır.
- Alfa Parçacığı ve Altın Çekirdeği:
- Alfa parçacığı, iki proton ve iki nötrondan oluşan, pozitif yüklü bir parçacıktır. Yükü $ +2 $ birimdir.
- Altın çekirdeği ise $ +79 $ birim pozitif yüke sahiptir.
- Elektrostatik Kuvvetler:
Fizikteki temel prensiplerden biri, aynı yüklü parçacıkların birbirini itmesi, zıt yüklü parçacıkların ise birbirini çekmesidir. Bu kuvvete elektrostatik kuvvet denir. Kuvvetin büyüklüğü, yüklerin büyüklüğüyle doğru orantılı, aralarındaki uzaklığın karesiyle ters orantılıdır (Coulomb Yasası).
- Alfa Parçacığı Altın Çekirdeğine Yaklaşırken Ne Olur?
- Hem alfa parçacığı ($ +2 $ yüklü) hem de altın çekirdeği ($ +79 $ yüklü) pozitif yüklüdür.
- Bu nedenle, aralarında bir itme kuvveti oluşur.
- Soruda belirtildiği gibi, alfa parçacığı altın çekirdeğine "çok yakın bir noktadan" geçerse, aralarındaki uzaklık çok küçük olacağı için bu itme kuvveti çok büyük olacaktır.
- Çok büyük bir itme kuvveti, alfa parçacığının orijinal doğrultusundan önemli ölçüde sapmasına neden olur. Bu sapma, büyük bir açıyla gerçekleşecektir.
- Seçeneklerin Değerlendirilmesi:
- A) Hiç etkilenmeden yoluna devam eder.
Bu yanlıştır, çünkü aynı yüklü parçacıklar birbirini iter. Özellikle çok yakın geçişlerde kuvvet çok büyük olur.
- B) Çekirdek tarafından kuvvetle çekilir ve yörüngesine hapsolur.
Bu da yanlıştır, çünkü çekme kuvveti zıt yükler arasında oluşur. Her iki parçacık da pozitif yüklü olduğu için birbirlerini iterler.
- C) Çekirdeğin kuvvetli itici elektrostatik kuvvetine maruz kalır ve büyük bir açıyla sapar.
Bu ifade, yukarıda açıkladığımız tüm prensiplerle uyumludur. Pozitif yüklü çekirdek, pozitif yüklü alfa parçacığını güçlü bir şekilde iter ve bu da parçacığın büyük bir açıyla sapmasına neden olur. Rutherford'un deneyi de tam olarak bu büyük açılı sapmaları gözlemlemiştir.
- D) Çekirdekteki nötronlar tarafından soğurulur.
Nötronlar yüksüz parçacıklardır ve elektrostatik kuvvet uygulamazlar. Alfa parçacıklarının çekirdek tarafından soğurulması (nükleer reaksiyon) bu deneyin temel gözlemi değildir; Rutherford saçılması, parçacıkların elektrostatik etkileşimle sapmasını inceler.
Bu analizlere göre, doğru seçenek C'dir.
Cevap C seçeneğidir.
