Toolyard

محاكي تشتت رذرفورد

المعادلات في هذه المحاكاة

F = k (2e)(Ze) ÷ r²
Zالعدد الذري Z (البروتونات في النواة، أي شحنتها)عدد البروتونات: 13 للألومنيوم، و29 للنحاس، و47 للفضة، و79 للذهب، و92 لليورانيوم
2eشحنة جسيم ألفابروتونان؛ وe هي الشحنة الأولية
k e²ثابت كولوم مضروبًا في e²1.44 MeV·fm، صيغة مفيدة للمسافات النووية؛ والقوة تنافرية، لأن الشحنتين موجبتان
rالبعد عن النواةبالفمتومتر (10⁻¹⁵ m)؛ وحدة الصورة الواحدة 100 fm، وقطر نواة الذهب 7 fm
d_min = 2 k Z e² ÷ E
Eالطاقة الحركية E لجسيمات ألفا (مدى قوة إطلاقها)، MeVكانت لجسيمات ألفا من الراديوم في تجربة رذرفورد نحو 5 MeV؛ والجسيمات الأسرع تقترب أكثر قبل أن ترتد
d_minأقرب اقتراب لجسيم مصوّب مباشرةحيث تتحول كل طاقته الحركية إلى طاقة وضع كهربائية

بالقيم الحالية:

tan(θ ÷ 2) = d_min ÷ (2 b)
bمعامل التصادممدى بعد تصويب الجسيم عن المركز؛ عشوائي لكل جسيم هنا، في أي مكان ضمن 400 fm من المركز
θزاوية التشتتb الصغير أو E المنخفضة تعطي زوايا كبيرة؛ ويقارن المخطط الزوايا المعدودة بهذه المعادلة
b₉₀معامل التصادم لارتداد بزاوية 90°d_min ÷ 2؛ الجسيم المصوّب أقرب من ذلك يعود نحو المصدر

بالقيم الحالية:

النسبة فوق 90° = (b₉₀ ÷ B)²
Bنصف قطر الحزمة400 fm هنا، لكي تُرى الارتدادات؛ أما الحزمة الحقيقية فتغطي الذرة كلها، بقطر 140,000 fm، ولهذا لم يرَ رذرفورد إلا 1 من كل 8,000 يرتد عبر رقاقة سمكها 2,000 ذرة

بالقيم الحالية:

كيف تستخدم محاكي تشتت رذرفورد

  1. تصل جسيمات ألفا من اليسار نحو نواة ذهب. يمر معظمها في خط مستقيم تقريبًا؛ والقليلة الموجهة قرب النواة تنعطف بحدة أو ترتد.
  2. عُدّ الانحرافات وهي تتراكم. ارفع الطاقة فيرتد عدد أقل؛ وارفع الشحنة النووية فيرتد عدد أكبر.
  3. اسحب على الصورة لتدويرها، واستخدم العجلة أو اقرص للتكبير، واسحب بالزر الأيمن (أو بإصبعين) لتحريكها. «إيقاف مؤقت» يوقف الساعة؛ و«إعادة ضبط» تعيد بدء المحاكاة بالإعدادات الحالية.

الأسئلة الشائعة

ماذا أثبتت تجربة صفيحة الذهب؟

في عام 1909 أطلق غايغر ومارسدن، بالعمل لصالح رذرفورد، جسيمات ألفا على صفيحة ذهب. نحو 1 من كل 8,000 عاد نحو المصدر، وهذا مستحيل لو كانت الشحنة الموجبة للذرة موزعة. فاستنتج رذرفورد أنها مركّزة في نواة صغيرة جدًا وثقيلة.

لماذا يمر معظم الجسيمات؟

قطر النواة نحو 10⁻¹⁴ m وقطر الذرة 10⁻¹⁰ m، فتمر معظم جسيمات ألفا بعيدًا إلى حد أن تنافر كولوم لا يكاد يحرفها. لا ينحرف كثيرًا إلا جسيم موجه ضمن بضعة أنصاف أقطار نووية.

ماذا تحسب المحاكاة؟

يشعر كل جسيم بقوة كولوم kZe·2e ÷ r² من النواة ويُتقدَّم بمساره عبر الزمن. مسافة أقرب اقتراب لجسيم مباشر هي 2kZe² ÷ E، فكلما زادت الطاقة اقترب أكثر، والنوى الأكثر شحنة تحرف أكثر.

تقول إن WebGL معطّل.

يحتاج العرض ثلاثي الأبعاد إلى WebGL، وهو موجود في كل المتصفحات الحالية. قد يكون معطّلًا إن كان تسريع العتاد مطفأً في إعدادات المتصفح، أو بسبب برنامج تشغيل رسومي قديم جدًا. فعّل تسريع العتاد أو جرّب متصفحًا آخر.

هل يُرفع أي شيء؟

لا. يرسم متصفحك نفسه المحاكاة بـ WebGL؛ لا يُرسل شيء إلى أي مكان، وتستمر في العمل دون اتصال بعد تحميل الصفحة.

ضمّن هذه الأداة في موقعك

مزيد من محاكاة الذرات والجسيمات

مزيد من المحاكاة العلمية

محاكي حركة المقذوفاتمحاكي البندولمحاكي تجربة الشق المزدوجمحاكي المجال الكهربائيمحاكي المداراتمحاكي الكتلة والنابضعارض الجزيئات ثلاثي الأبعادمحاكي الغاز المثاليمحاكي الانتشار والتناضحعارض طي DNA وRNAمحاكي النمو البكتيريمحاكي جهاز الطرد المركزيمحاكي العدسات والمرايامحاكي الموجات الموقوفةمحاكي تأثير دوبلرمحاكي التصادمات والزخم الخطيمحاكي دوائر RC وRLمحاكي الجسيمات المشحونة في مجال مغناطيسيمحاكي إشعاع الجسم الأسودمحاكي النسبية الخاصةمحاكي الانكسار والانعكاس الكلي الداخليمحاكي دوائر التوالي والتوازيمحاكي تدفق الموائع ومبدأ برنوليمحاكي الحث الكهرومغناطيسيمحاكي منحنيات المعايرةمحاكي سرعة التفاعل ونظرية التصادممحاكي الاتزان الكيميائي (لوشاتلييه)محاكي الخلايا الجلفانية والتحليل الكهربائيمحاكي منحنيات التسخين وتغيرات الطورمحاكي المحاليل المنظِّمةمحاكي الكروماتوغرافيامحاكي المطياف الضوئي وقانون بير-لامبرتالشبكات البلورية ثلاثية الأبعادمحاكي حركية الإنزيماتمحاكي جهد الفعلمحاكي PCRمحاكي الانتقاء الطبيعي وعلم وراثة العشائرمحاكي القلب والدورة القلبيةمحاكي الرحلان الكهربائي في الهلاممحاكي الانقسام المتساوي والاختزاليمحاكي تخليق البروتين: النسخ والترجمةمحاكي البناء الضوئي والعوامل المحددةمحاكي عشائر المفترسات والفرائسمحاكي انتشار الأوبئة: SIR وSEIRمحاكي الفصول وطول النهارمحاكي الصفائح التكتونية والزلازلمحاكي أطوار القمر والمد والجزر والكسوفمحاكي الاحتباس الحراريمحاكي تطور النجوم ومخطط هرتزشبرونغ-راسلمحاكي لوح غالتونمحاكي متسلسلات فورييه

حاسبات وأدوات ذات صلة