محاكي تشتت رذرفورد
المعادلات في هذه المحاكاة
| Z | العدد الذري Z (البروتونات في النواة، أي شحنتها) | عدد البروتونات: 13 للألومنيوم، و29 للنحاس، و47 للفضة، و79 للذهب، و92 لليورانيوم | |
|---|---|---|---|
| 2e | شحنة جسيم ألفا | بروتونان؛ وe هي الشحنة الأولية | |
| k e² | ثابت كولوم مضروبًا في e² | 1.44 MeV·fm، صيغة مفيدة للمسافات النووية؛ والقوة تنافرية، لأن الشحنتين موجبتان | |
| r | البعد عن النواة | بالفمتومتر (10⁻¹⁵ m)؛ وحدة الصورة الواحدة 100 fm، وقطر نواة الذهب 7 fm |
| E | الطاقة الحركية E لجسيمات ألفا (مدى قوة إطلاقها)، MeV | كانت لجسيمات ألفا من الراديوم في تجربة رذرفورد نحو 5 MeV؛ والجسيمات الأسرع تقترب أكثر قبل أن ترتد | |
|---|---|---|---|
| d_min | أقرب اقتراب لجسيم مصوّب مباشرة | حيث تتحول كل طاقته الحركية إلى طاقة وضع كهربائية |
بالقيم الحالية:
| b | معامل التصادم | مدى بعد تصويب الجسيم عن المركز؛ عشوائي لكل جسيم هنا، في أي مكان ضمن 400 fm من المركز | |
|---|---|---|---|
| θ | زاوية التشتت | b الصغير أو E المنخفضة تعطي زوايا كبيرة؛ ويقارن المخطط الزوايا المعدودة بهذه المعادلة | |
| b₉₀ | معامل التصادم لارتداد بزاوية 90° | d_min ÷ 2؛ الجسيم المصوّب أقرب من ذلك يعود نحو المصدر |
بالقيم الحالية:
| B | نصف قطر الحزمة | 400 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
- تصل جسيمات ألفا من اليسار نحو نواة ذهب. يمر معظمها في خط مستقيم تقريبًا؛ والقليلة الموجهة قرب النواة تنعطف بحدة أو ترتد.
- عُدّ الانحرافات وهي تتراكم. ارفع الطاقة فيرتد عدد أقل؛ وارفع الشحنة النووية فيرتد عدد أكبر.
- 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.