Atomy zlaté fólie jsou neuvěřitelně malé a složité částice, které se skládají z velkého množství elektronů a protonů. Když světelný paprsek dopadne na tuto fólii, narazí na tyto atomy a projde jimi, aniž by se změnil směr nebo rychlost.
Důvodem, proč elektrony atomů zlaté fólie neovlivňují pohyb dopadajícího světla, jsou elektromagnetické síly. Vnější elektromagnetické pole produkované světlem nemá téměř žádný vliv na pohyb elektronů atomů zlaté fólie. Jinými slovy, elektrické síly generované elektrony jsou zanedbatelné ve srovnání s jinými silami působícími na světelnou vlnu.
Toto chování elektronů souvisí s jejich strukturou a vlastnostmi. Elektrony v atomu mají záporný náboj a hmotnost. Pohybují se kolem jádra, které obsahuje kladně nabité protony. Elektrony však mají ve srovnání s protony velmi malou hmotnost a jejich náboj je distribuován po celém atomu, takže pole, které vytvářejí, je velmi slabé.
Elektrony atomů zlaté fólie a jejich vliv
V případě Rutherfordova experimentu s rozptylem alfa částic na zlaté fólii však elektrony atomů zlata nemají významný vliv na pohyb alfa částic. Je to proto, že elektrony mají nízkou hmotnost ve srovnání s alfa částicemi a jsou uvnitř atomu, v jeho elektronových obalech.
Když alfa částice procházejí zlatou fólií, interagují především s jádry zlatých atomů, která mají kladný náboj. Elektrony tedy hrají v tomto experimentu vedlejší roli a nemají významný vliv na pohyb alfa částic.
| Atom | Elektron | Jádra |
|---|---|---|
| Zlatá fólie | Malý vliv | Hlavní dopad |
V Rutherfordově experimentu tedy elektrony atomů zlaté fólie nemají významný vliv na pohyb alfa částic, protože jejich hmotnost a umístění neumožňují významně ovlivnit průchod alfa částic zlatou fólií.
Vlastnosti elektronů atomů
Elektrony, které jsou elementárními částicemi, mají řadu vlastností, které určují jejich chování v atomech. Na druhé straně elektrony atomů zlaté fólie mají následující vlastnosti:
| Vlastnost | Popis |
|---|---|
| Hmotnost | Elektrony mají velmi malou hmotnost ve srovnání s jinými částicemi atomu, jako jsou protony a neutrony. |
| Náboj | Elektrony mají záporný elektrický náboj, který se rovná elementárnímu zápornému náboji (-1,6 × 10^-19 Kl). |
| Kinetická energie | Elektrony se pohybují kolem jádra atomu s určitou kinetickou energií, která závisí na jejich rychlosti a hmotnosti. |
| Kvantové úrovně | Elektrony mohou zabírat určité energetické hladiny v atomu popsané kvantovou mechanikou. |
| Spin | Elektrony mají vnitřní magnetický moment zvaný spin. Spin může směřovat nahoru nebo dolů a určuje magnetické vlastnosti elektronu. |
Zlatá fólie se skládá z obrovského množství atomů zlata, z nichž každý obsahuje mnoho elektronů. Při průchodu částic zlatou fólií však elektrony neovlivňují pohyb, protože jejich hmotnost je ve srovnání s hmotností částic zanedbatelná a jejich náboj není dostatečně velký, aby významně ovlivnil pohyb procházejících částic. Místo toho mají hlavní vliv na pohyb procházejících částic jádra atomů zlata, protože mají výrazně větší hmotnost a kladný elektrický náboj.
Vibrační povaha pohybu elektronů
Elektrony atomů zlaté fólie pohybují se kolem jádra na určitých energetických úrovních a vytvářejí elektronické mraky. Navzdory tomu však neovlivňují pohyb částic procházejících fólií.
Při průchodu a skrz zlatou fólii zažívají elektrony rozptylový efekt na atomech fólie. V důsledku tohoto rozptylu dochází k odchylce elektronů od jejich původní trajektorie. Vzdálenosti mezi atomy ve zlaté fólii jsou však ve srovnání s velikostí atomu tak malé, že se rozptylový proces stává slabým a elektrony mohou procházet fólií, aniž by byly vystaveny výrazným odchylkám.
Elektrony mají vlnové vlastnosti a při průchodu fólií oscilují kolem své střední trajektorie. To je způsobeno interferencí a difrakcí elektronických vlnových funkcí s elektrony fólie. Oscilační povaha pohybu elektronů jim tedy umožňuje proniknout zlatou fólií, aniž by zaznamenali významné změny ve své trajektorii.
Je důležité poznamenat, že tento jev experimentálně prokázal Ernest Rutherford v roce 1911 ve svém slavném experimentu s rozptylem alfa částic na zlaté fólii, který pomohl stanovit strukturu atomu.