Rutherford'un altın folyo deneyinde, alfa parçacıklarının çok küçük bir kısmının büyük açılarla saçılmasının temel nedeni nedir?
A) Atomun büyük kısmının boşluktan oluşması
B) Elektronların negatif yüklü olması
C) Atom çekirdeğinin pozitif yüklü ve yoğun olması
D) Alfa parçacıklarının yetersiz enerjiye sahip olması
Merhaba sevgili öğrenciler!
Rutherford'un altın folyo deneyi, atomun yapısını anlamamızda çığır açan çok önemli bir deneydir. Bu soruyu adım adım inceleyelim:
-
1. Deneyin Amacı ve O Dönemdeki Atom Modeli:
Rutherford, atomun iç yapısını anlamak istiyordu. O dönemde kabul gören atom modeli, J.J. Thomson'ın "üzümlü kek" modeliydi. Bu modele göre, atom pozitif yüklü bir küreydi ve elektronlar bu kürenin içine dağılmış (üzümler gibi) bulunuyordu. Pozitif yükün atomun her yerine yayılmış olduğu düşünülüyordu.
-
2. Deneyin Yapılışı ve Beklentiler:
Rutherford, pozitif yüklü ve hızlı hareket eden alfa parçacıklarını (helyum çekirdekleri) çok ince bir altın folyoya gönderdi. Thomson modeline göre, alfa parçacıklarının atomun içindeki yaygın pozitif yük ve hafif elektronlarla karşılaşınca ya hiç sapmadan geçmesi ya da çok küçük açılarla sapması bekleniyordu. Çünkü yaygın pozitif yük, alfa parçacıklarını güçlü bir şekilde itecek kadar yoğun değildi.
-
3. Deney Sonuçları ve Gözlemler:
- Alfa parçacıklarının büyük çoğunluğu altın folyodan hiç sapmadan veya çok az saparak geçti. Bu, atomun büyük kısmının boşluk olduğunu gösteriyordu.
- Ancak, çok küçük bir kısmı (yaklaşık 8000'de 1'i) büyük açılarla saptı.
- Daha da şaşırtıcı olanı, çok çok küçük bir kısmı (yaklaşık 20000'de 1'i) neredeyse 180 derece geri saçıldı. Rutherford bu durumu, "sanki bir kağıt mendile top mermisi atmışsınız da geri sekmiş gibi" şaşırtıcı buldu.
-
4. Büyük Açılarla Saçılmanın Temel Nedeni:
Alfa parçacıkları pozitif yüklüdür. Büyük açılarla saçılma veya geri dönme, alfa parçacıklarının atom içinde çok güçlü, yoğun ve pozitif yüklü bir bölgeyle karşılaştığını gösterir. Eğer atomun pozitif yükü her yere yayılmış olsaydı, bu kadar güçlü bir itme kuvveti oluşmazdı. Bu güçlü itme, ancak atomun merkezinde, kütlesinin neredeyse tamamını barındıran, çok küçük hacimli, pozitif yüklü ve yoğun bir "çekirdek" olmasıyla açıklanabilirdi. Alfa parçacığı bu pozitif yüklü çekirdeğe ne kadar yaklaşırsa, o kadar güçlü bir elektrostatik itme kuvvetiyle karşılaşır ve o kadar büyük açıyla saçılır.
-
5. Seçeneklerin Değerlendirilmesi:
- A) Atomun büyük kısmının boşluktan oluşması: Bu doğru bir gözlemdir (parçacıkların çoğunun geçmesiyle kanıtlanır), ancak büyük açılarla saçılmanın doğrudan nedeni değildir. Boşluk, parçacıkların geçmesine izin verir, saçılmasına neden olmaz.
- B) Elektronların negatif yüklü olması: Elektronlar çok hafiftir ve alfa parçacıklarını bu kadar büyük açılarla saptıracak kütle veya yüke sahip değildirler. Onlarla etkileşimleri ihmal edilebilir düzeydedir.
- C) Atom çekirdeğinin pozitif yüklü ve yoğun olması: İşte bu! Alfa parçacıkları da pozitif yüklü olduğundan, atomun merkezindeki bu küçük, yoğun ve pozitif yüklü çekirdeğe yaklaştıklarında güçlü bir elektrostatik itme kuvvetiyle karşılaşırlar ve bu da onların büyük açılarla saçılmasına neden olur.
- D) Alfa parçacıklarının yetersiz enerjiye sahip olması: Tam tersine, alfa parçacıkları oldukça yüksek enerjiye sahiptir. Eğer enerjileri yetersiz olsaydı, folyodan geçemezlerdi bile veya çok daha az etkileşim gösterirlerdi. Yüksek enerjileri sayesinde çekirdeğin itici kuvvetine rağmen etkileşime girebilirler.
Bu nedenle, alfa parçacıklarının büyük açılarla saçılmasının temel nedeni, atomun merkezinde pozitif yüklü ve yoğun bir çekirdeğin bulunmasıdır.
Cevap C seçeneğidir.
