3 Rutherford scattering

목차

Ⅰ. INTRODUCTION
II. EXPERIMENT
III. RESULT AND DISCUSSION
IV. CONCLUSION

본문내용

Ⅰ. INTRODUCTION

러더퍼드는 1909년에 그를 유명하게 만든 실험을 시작했다. 실제로 그 실험을 한 사람 들은 그의 조교였던 어니스트 마르스덴(Ernest Marsden)과 한스 가이거(Hans Geiger)였다. 그들은 금을 얇게 펴서 두께가 20,000분의 1cm인 금박을 만들고 방사성 원소에서 나오는 α 입자를 이 금박을 향해 발사했다.
금박 뒤에는 α입자가 부딪혔을 때 작은 불꽃을 내는 황화아연 스크린이 있었다. 그들 은 어두운 실험실에서 알파입자가 내는 작은 불꽃의 위치와 수를 기록했다. 놀랍게도 알파입 자 중의 일부가 금박을 통과하지 못하다는 것을 알게 되었다. Figure 1에서처럼 약 8,000개 의 알파입자 중 하나 정도는 뒤쪽으로 튀어나왔다. 무겁고 단단해야 하고 다가오는 알파입자 를 튕겨 나가게 할 만큼 많은 전하를 가지고 있는 물질이 알파입자와 충돌하여 알파입자를 뒤 로 튕겨나가게 하였다. 이것은 톰슨의 원자 모형이 옳지 않다는 것을 의미했다.
이 실험으로 러더퍼드는 새로운 원자 모형을 만들어내게 되었다. 원자들이 원자핵을 가 지고 있고 전자들은 원자핵 주위를 빠른 속도로 돌고 있었다. 아직 중성자가 발견되지 않았던 때라 원자핵의 구조를 제대로 설명할 수는 없었지만, 원자핵의 존재는 정확하게 알아낸 것이 다. 러더퍼드의 원자모형에서는 전자가 원자핵 주위를 도는 것을 역학적으로 설명하지 못했기 때문에 곧 보어의 원자 모형으로 대치되었지만, 원자핵은 그대로 남게 되었다.
α입자가 금박과 충돌하면 방향을 바꾸고, 대부분은 산란되는 각도 θ가 1°이하이다. 그 러나 몇몇 입자들은 180°까지 산란하고 이것을 back scattering이라고 한다. 러더퍼드는 식 (1)과 같은 scattering rate    를 계산했다. 식 (1)은 러더퍼드 산란 공식이다. scattering rate이란 단위시간동안 θ로 편향된 α입자의 수이다.

참고 자료

정규성, 원자이야기=The history of atom, (고려원미디어, 1996).
Liboff, 양자역학, (반도출판사, 2002).