Helsingfors Universitet Institutionen för fysik T. Ahlgren Växelverkningar och materia Upptäckt av en kärna inne i atomen Experiment: spridning av alfa.

En presentation över ämnet: "Helsingfors Universitet Institutionen för fysik T. Ahlgren Växelverkningar och materia Upptäckt av en kärna inne i atomen Experiment: spridning av alfa."— Presentationens avskrift:

1 Helsingfors Universitet Institutionen för fysik T. Ahlgren Växelverkningar och materia Upptäckt av en kärna inne i atomen Experiment: spridning av alfa partiklar av ett tunt guld skickt Upptäckt av en kärna inne i atomen Experiment: spridning av alfa partiklar av ett tunt guld skickt Alfa källa Pb θ Spridna alfapartiklar räknas vid vinklarna 0 o, 10 o, 20 o, 30 o, …

2 Helsingfors Universitet Institutionen för fysik T. Ahlgren Växelverkningar och materia Experimentella resultatet för kärnans massa 179 amu, laddning +79e och guld skiktets tjocklek 10 µm

3 Helsingfors Universitet Institutionen för fysik T. Ahlgren Växelverkningar och materia Rutherford tillbakaspridning Gör ett Matlab program som simulerar Rutherford tillbakaspridning Svara på följande frågor med hjälp av programmet 1.Ifall vi antar att atomen kärnan har en laddning, vilken av följande laddningarna passar bäst för att simulera experimentet: +20e, +79e eller +160e? 2.Ifall vi antar att atomen har en kärna, vilken av följande massorna för kärnan passar bäst för att simulera experimentet: 4 amu, 100 amu eller 197 amu? 3.För kärnans massa 179 amu och laddning +79e simulera hur distributionen för spridningsvinklarna skulle se ut ifall guld skiktets tjocklek är 0.1 µm, 1 µm och 10 µm Rutherford tillbakaspridning Gör ett Matlab program som simulerar Rutherford tillbakaspridning Svara på följande frågor med hjälp av programmet 1.Ifall vi antar att atomen kärnan har en laddning, vilken av följande laddningarna passar bäst för att simulera experimentet: +20e, +79e eller +160e? 2.Ifall vi antar att atomen har en kärna, vilken av följande massorna för kärnan passar bäst för att simulera experimentet: 4 amu, 100 amu eller 197 amu? 3.För kärnans massa 179 amu och laddning +79e simulera hur distributionen för spridningsvinklarna skulle se ut ifall guld skiktets tjocklek är 0.1 µm, 1 µm och 10 µm

4 Helsingfors Universitet Institutionen för fysik T. Ahlgren Växelverkningar och materia m~4u, +2e Au: Z=79 b b x y

5 Helsingfors Universitet Institutionen för fysik T. Ahlgren Växelverkningar och materia Simuleringscell Au radie = 135 pm = 1.35 A 1 um Au film ~ 10 4 A/1.35 A = 7400 lager  1 kärna på 1.35*1.35 A 2  7400 antal kärnor på 1.35*1.35 A 2  Arean för en kärna ~ 1.35*1.35 A^2/7400  Sidan på kvadrat med en kärna ~ sqrt( 1.35*1.35/7400 ) = 0.01569 A a=1.35 A a A'=0.01569 A A‘/2

6 Helsingfors Universitet Institutionen för fysik T. Ahlgren Växelverkningar och materia Parametrar Alfa energin = 1 MeV Avstånd från Au kärnan = 1000 fm % Konstanter Ke = 8.987551787e9; % Coulomb's constant: 1/(4*pi*Eps0) ( N*m^2/C^2 ) e = 1.602176565e-19; % Elementary charge ( C ) amu = 1.66e-27; % (kg/amu) % Tidssteg dt = 1e-23; % (s)

7 Helsingfors Universitet Institutionen för fysik T. Ahlgren Växelverkningar och materia Spridningsvinkeln % cos(Theta) = Z/r % R ~ sqrt( XD^2 + Z^2 ) DX = X - b; R = sqrt( DX^2 + Z^2 ); Theta = acos( Z/R )*180/pi; b DX Z θ

8 Helsingfors Universitet Institutionen för fysik T. Ahlgren Växelverkningar och materia Distribution för spridningsvinkeln DT = 10; TT = 0:DT:180; %  Vinklarna: 0, 10, 20,..., 180 Thetas = zeros(Njoner, 1); for I=1:Njoner … Thetas(I) = acos( Z/R )*180/pi end % Gör distribution YT = hist(Thetas,TT); % Rita den semilogy(TT,YT,'rs') axis([-DT 180+DT 5e-1 2*max(YT)]) xlabel('\theta') ylabel('Num/\theta') title(['Totalt ' num2str(Njoner) ' joner' ]) Totalt 20000 joner

9 Helsingfors Universitet Institutionen för fysik T. Ahlgren Växelverkningar och materia Spara och läsa data MAT = [1 2 ; 3 4 ; 5 6] MAT = 1 2 3 4 5 6 % Spara save(’filnamn.txt',’MAT’,'-ascii') % Läsa M = load(’filnamn.txt'); M = 1 2 3 4 5 6