Beskriv det eksperimentelle grundlag for at tro, at kernen optager en meget lille brøkdel af volumenatom?

1. Rutherfords Gold Foil Experiment (1911)

* opsætning: Alpha -partikler (positivt ladede heliumkerner) blev fyret på et tyndt ark guldfolie.

* observationer:

* De fleste alfa -partikler passerede lige gennem folien, hvilket indikerede, at atomer for det meste var tomme rum.

* En lille procentdel af alfa -partikler blev afbøjet i store vinkler, nogle hoppede endda tilbage i den retning, de kom fra. Dette antydede en koncentreret, positivt ladet region inden for atomet.

* Konklusioner: Dette eksperiment fik Rutherford til at foreslå atomets nukleare model, hvor en lille, tæt, positivt ladet kerne ligger i midten, omgivet af en meget større sky af negativt ladede elektroner.

2. Elektrondiffraktion

* opsætning: Bjælker af elektroner er rettet mod tynde film af materiale, som grafit.

* observationer: Elektronerne udviser bølelignende opførsel og producerer interferensmønstre på en skærm bag filmen. Mønstrene viser, at elektroner interagerer med atomstrukturen og afslører størrelsen og formen på atomerne og arrangementet af deres elektroner.

* Konklusioner: Diffraktionsmønstrene bekræfter, at elektronerne i et atom optager et meget større volumen end kernen.

3. Atomspektre

* opsætning: Atomer er ophidset (opvarmet eller energisk) og udsender lys. Dette lys føres derefter gennem et prisme eller diffraktionsgitter for at adskille det i dens komponentbølgelængder.

* observationer: Det udsendte lys består af specifikke, diskrete bølgelængder, der danner et linjespektrum. Hvert element har et unikt linjespektrum.

* Konklusioner: Den diskrete karakter af de udsendte bølgelængder indikerer, at elektroner i atomer kun kan eksistere i specifikke energiniveauer. Dette understøtter ideen om, at elektroner kredser om kernen i kvantiserede energiniveauer, hvilket yderligere styrker ideen om en lille kerne omgivet af en større elektronsky.

4. Nuklear tæthed

* Beregninger: Tætheden af ​​kernen kan beregnes ved at dele kernenes masse med dens volumen.

* Resultater: Atomtæthed er utroligt høj i størrelsesordenen 10^17 kg/m^3 sammenlignet med densiteten af ​​almindeligt stof (f.eks. Vand er omkring 10^3 kg/m^3). Denne ekstreme tæthed bekræfter, at kernen er utrolig kompakt.

5. Nukleare reaktioner

* observationer: Atomreaktioner (fission og fusion) involverer frigivelse af enorme mængder energi. Denne energi opstår fra den stærke atomkraft, der binder protoner og neutroner sammen i kernen.

* Konklusioner: Den enorme energi, der er frigivet i nukleare reaktioner, demonstrerer de enorme kræfter, der spiller inden i kernen, og understreger yderligere dens kompakte og tætte natur.

I bund