[러더퍼드 산란]Rutherford Scattering

소개

포항공대 물리학과 물리실험1 (2010)
일곱번째 실험인 Rutherford_Scattering 결과보고서입니다.

이 실험이 아직 남아있을지는 모르겠네요.
내용자체는 어렵지 않은데, 하루 밤을 꼬박 세워야하는 실험이에요.

러더퍼드는 이 실험과 실험장치로 노벨상을 받았다고 하지요. 그는 천재에요.
이는 실험을 통해 얻은 착상을 바탕으로 Two Body Motion(이거 어렵잖아요..) 에 대한 이론을 구축하고,
그 이론을 실험으로 검증하는 일련의 과정이 있었기에 가능했답니다.

여러분도 문제의식을 이론화하고, 다시금 현실감있는 실험으로 검증하는 물리학자가 되길..

목차

1. 배경과 동기

2. 이론
1) 러더퍼드의 원자 모형
2) Two body problem

3. 실험방법
3.1) 준비물
3.2) 과정

4. 실험 결과 및 고찰

5. 결론

6. References

본문내용

1. 배경과 동기
1990년대에 원자에 대한 다양한 연구가 진행되면서 원자 모형에 대한 여러 가지 가설들이 제시되었다. 톰슨은 물질에 강한 전압을 걸어주었을 때 나오는 빛줄기(전자선)를 분석하여 원자는 음의 전하를 띄는 입자인 전자와 양의 부분으로 구성되어 있는 형태인 푸딩형 모델을 제시하였다.
이후 러더퍼드는 금박에 alpha입자를 투과시켜서 톰슨의 원자 모형을 확인하려 하였는데 이상한 현상이 발견되었다. 투과시킨 alpha입자 중에 일부가 지나치게 큰 각도로 튀어나온 것이다. 심지어는 반대방향으로 돌아오기도 한 입자가 있었다. 이는 톰슨이 제안한 푸딩형 모델로는 설명할 수 없는 현상이었다.
결국 러더퍼드는 원자에는 원자의 질량의 대부분을 차지하고 양의 전하를 띄며 매우 작은 부피를 차지하는 원자핵이라는 것이 존재해야 한다는 것을 실험을 통해서 예상하였다. 그리고 이러한 특성을 지닌 원자핵을 가정하여 Two body problem을 풀어서 구한 해와 실험적으로 나온 alpha입자의 분포를 비교하여 같은 것을 확인하였다.
그리고 이 결과를 통해서 러더퍼드는 중심에 원자핵을 중심으로 전자가 원운동을 하는 원자모형을 제시하였다. 이번 시험에서는 이러한 러더퍼드 alpha입자 산란실험을 재현하여 원자핵의 존재를 확인하고자 한다.

2. 이론
1) 러더퍼드의 원자 모형
1909년에 러더퍼드에 의해서 발전된 원자 모형으로 행성형 원자모형이라고 불리기도 한다. 원자의 중심 좁은 공간에 큰 질량을 가지는 양전하인 원자핵이 존재하고 그 주위를 전자가 돌고 있는 형태의 모형을 제시하였다.
러더퍼드는 톰슨의 원자 모형을 확인하기 위해서 금박에 alpha입자를 투과시키고 거기에서 산란되어 나오는 입자를 관찰하기 위해서 주위에 형광판을 둘러서 설치하였다.

참고자료

· http://edulab.postech.ac.kr(2010년 읽기자료)
· http://navercast.naver.com/science/physics/2243(2010.11)
· http://en.wikipedia.org/wiki/Rutherford_scattering(2010.11)