Rutherford scattering

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본문내용: 결과보고서
Rutherford Scattering
Ⅰ. 실험 목적
금박에 의해 산란된 alpha 입자들이 검출되는 비율 N _{d}가 각 theta 에 관한 함수로 나타남을 보이고 이를 러더퍼드 산란 공식과 비교한다.
Ⅱ. 이론
1909년 H. 가이거와 E. 마스든은 금속박막에 충돌한 α입자(헬륨원자핵)의 산란각도 분푸를 살펴, 원자적 수준에서 보면 α입자가 가볍지도 않고 상당히 큰 에너지를 지니고 있으면서도 매우 큰 각도로 산란된다는 것을 확인했다.
이 사실은 당시 지배적이었던 J.J. 톰슨의 원자모형 즉, 전자의 음전하와 균형을 이루는 양전자가 원자의 내부에 골구로 분포하고 있다는 모델로는 설명하기가 어려웠다.
러더퍼드는 금속박막의 원자 내에는 원자번호에 비례하는 양전하를 갖는 무거운 산란중심(원자핵)이 있어서, α입자가 금속박막에 충돌할 때 양전하들 상의 쿨롱 힘에 의해 α입자가 산란되어 쌍곡선궤도를 그린다고 하면서 가이거 등의 각도 분포 측정결과를 설명할 수 있다는 것을 제시하였다. 또한 이 모델에 의해 1911- 1925년에 행해진 여러 원소에 대한 α입자산란실험 결과를 분석, 이 모델이 옳음을 입증했다. 이러한 러더퍼드의 산란 분석은 유핵 원자 모형 및 원소의 원자번호 확립에 중요한 역할을 했으며, 쿨롱 힘에 의한 산란중심으로서의 원자핵 크기의 상한을 결정하는데에도 중요하였다.
α입자가 금박에 입사되면 경로가 휘어진다. 대부분의 α입자는 1도보다 작은 각도로 산란된다. 몇 몇몇 입자는 매우 큰 각도로 산란되는데, 180도까지 되는 경우도 있다. 이러한 결과는 Au원자가 실질적으로 전체 원자질량의 대부분을 차지하면서 양으로 대전된 크기가 매우 작은 핵을 가진다고 가정해야만 설명이 가능하다.
가정 : α입자와 원자핵은 점질량과 점전하로 간주한다.

참고문헌: Ⅷ. 참고문헌
1. 현대물리실험교재

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