Bringe die Schritte des Versuchs in die richtige Reihenfolge — vom Aufbau bis zum Modell.
Ziehe die Karten in die richtige Reihenfolge — mit der Tastatur: ↑/↓ verschiebt.
1Die Luft wird abgepumpt, damit die Teilchen nicht abgebremst werden
2Die Quelle sendet α-Teilchen in Richtung Goldfolie aus
3Die Teilchen durchqueren die nur wenige tausend Atomlagen dicke Folie
4Jedes Teilchen erzeugt beim Auftreffen ein Aufblitzen auf dem Leuchtschirm
5Die Blitze werden gezählt: geradeaus, seitlich und rückwärts
6Aus der Verteilung wird auf einen winzigen positiven Kern geschlossen
Der Ablauf ist die Logik jedes Streuversuchs: Aufbau → Schuss → Beobachtung → Deutung. Das Modell steht immer am Ende, nie am Anfang — Rutherford hat den Kern nicht vermutet und dann bestätigt, sondern aus den Blitzen zurückgerechnet.
Was muss passieren, bevor überhaupt ein Teilchen fliegen kann?
Der Leuchtschirm kann erst blitzen, wenn ein Teilchen die Folie hinter sich hat. Und gezählt wird, bevor man deutet.
2
Stimmt das?
AFB I
Entscheide bei jeder Aussage, ob sie physikalisch korrekt ist.
Tippe auf „Stimmt“ oder „Stimmt nicht“. Danach erscheint die Begründung.
Aussage 1 von 6
Drei stimmen, drei nicht. Die beliebtesten Fehlvorstellungen: „Zusammenstoß mit dem Kern“ und „der Kern ist ziemlich groß“. Beides widerspricht genau dem, was Rutherford gemessen hat.
Achte auf Wörter wie „direkt“, „Hälfte“ und „ebenfalls“ — dort steckt meist der Haken.
3
Wer ist wer im Versuch?
AFB I
Klicke im Schema das gesuchte Bauteil an.
Klicke das gesuchte Bauteil an. Mit der Tastatur: Tab zum Wandern, Enter zum Auswählen.
Der Leuchtschirm umgibt die Folie fast ringsum — nur so bemerkt man auch die seltenen Teilchen, die seitlich oder nach hinten fliegen. Hätte Rutherford nur hinter der Folie gemessen, wäre ihm der Kern entgangen.
„Zurückgeworfen“ heißt: Das Teilchen fliegt wieder dorthin, wo es hergekommen ist.
4
Die Deutung als Lückentext
AFB I
Vervollständige die Argumentation Rutherfords.
Wort anklicken, dann Lücke anklicken (oder umgekehrt). Ein Klick auf eine gefüllte Lücke legt das Wort zurück.
Weil fast alle α-Teilchen die Folie ungehindert durchdringen, muss das Atom zum größten Teil sein. Die wenigen stark abgelenkten Teilchen zeigen, dass es doch ein Hindernis gibt. Dieses Hindernis ist geladen, denn nur gleiche Ladungen können sich . Weil so wenige Teilchen abgelenkt werden, muss das Hindernis sehr sein — Rutherford nennt es . Darin steckt fast die gesamte des Atoms. Den großen, fast leeren Bereich mit den Elektronen nennt er .
Jede Lücke ist ein Glied der Kette Beobachtung → Schluss. Wer den Text auswendig kann, kann in der Klassenarbeit die Deutung des Versuchs in eigenen Worten wiedergeben.
Zwei Wörter beschreiben das Hindernis, zwei Wörter benennen die Bereiche des Atoms.
5
Steckbrief der Bausteine
AFB I
Setze in jeder Zeile überall dort ein Kreuz, wo die Eigenschaft zutrifft. Es können mehrere pro Zeile sein.
Enter setzt und löscht ein Kreuz.
Baustein
sitzt im Kern
positiv geladen
negativ geladen
ungeladen
trägt fast keine Masse
Proton
Neutron
Elektron
Proton und Neutron sind die Nukleonen — beide im Kern, beide schwer, nur die Ladung unterscheidet sie. Das Elektron ist der Außenseiter: winzig, leicht, negativ, in der Hülle.
Zwei Bausteine teilen sich den Kern. Wer ist der Dritte, und was ist an ihm anders?
6
Gold im Steckbrief
AFB II
Gold hat die Kernladungszahl Z = 79 und die Nukleonenzahl A = 197. Berechne, wie viele Neutronen ein Goldkern enthält.
Rechne selbst und trage das Ergebnis ein — Enter prüft direkt.
Neutronen = A − Z = 197 − 79 = 118. Ein Goldkern hat also deutlich mehr Neutronen als Protonen. Das gilt für alle schweren Kerne — warum, erfährst du bei den Grundkräften in 1.2.3.
A zählt alle Kernbausteine, Z nur die Protonen.
Neutronen = Nukleonen − Protonen.
7
Beobachtung und Schluss verbinden
AFB II
Verbinde jede Beobachtung mit dem Schluss, der direkt aus ihr folgt.
Klicke links eine Beobachtung an und dann rechts den passenden Schluss — es entsteht eine Verbindungslinie.
Das ist die Kernkompetenz dieses Kapitels: aus einer Beobachtung einen Schluss ziehen. Jede Linie ist ein „weil“. In der Klassenarbeit sollst du genau diese Sätze formulieren können.
Was sagt „fast alle kommen durch“ über den Platz im Atom? Was sagt „wird abgestoßen“ über die Ladung?
8
Thomson oder Rutherford?
AFB II
Ordne jede Aussage dem Modell zu, für das sie gilt — oder dem Korb „beide Modelle“.
Ziehe die Karten in den passenden Korb — oder wähle eine Karte mit Tab und Enter und drücke dann die Ziffer des Korbs (0 legt sie zurück).
1Nur Thomson
2Nur Rutherford
3Beide Modelle
Rutherford hat Thomson nicht komplett verworfen: Neutralität und Elektronen bleiben. Neu ist nur, wo die positive Ladung sitzt — und genau dieser Unterschied entscheidet, ob ein Teilchen umkehren kann.
Frage dich bei jeder Karte: Hängt die Aussage davon ab, wo die positive Ladung sitzt? Wenn nicht, gilt sie in beiden Modellen.
9
Fehlersuche im Heft
AFB II
In diesem Heftauszug stecken drei Fehler. Klicke genau die falschen Zeilen an — die richtigen musst du stehen lassen.
Klicke genau die falschen Zeilen an.
Zwei der drei Fehler drehen einfach etwas um: „viele ↔ wenige“ und „Kern ↔ Hülle“. Solche Vertauschungen sind in Klassenarbeiten die häufigste Fehlerquelle — lies jede Zeile einmal langsam rückwärts.
Ein Fehler betrifft die Beobachtung, zwei betreffen den Aufbau des Atoms.
10
Trickaufgabe: Wie groß wäre das Atom?
AFB III
Ein Atomkern hat einen Durchmesser von etwa 1 · 10−14 m, ein ganzes Atom etwa 1 · 10−10 m. Stell dir den Kern als Tennisball mit 6,5 cm Durchmesser vor — und rechne das Atom hoch.
Rechne die Kette Schritt für Schritt. Erst wenn ein Schritt stimmt, wird der nächste freigeschaltet.
Wie oft passt der Kerndurchmesser in den Atomdurchmesser?mal
Durchmesser des „Atoms“, wenn der Kern ein Tennisball ist (in Metern)m
Wie viele Fußballfelder (je 105 m) sind das ungefähr? (auf ganze Felder)Felder
10−10 : 10−14 = 104 = 10 000. Aus 6,5 cm werden 650 m — sechs Fußballfelder hintereinander, und in der Mitte ein einziger Tennisball. Alles dazwischen ist leer. Jetzt ist klar, warum von 8000 Teilchen nur eines den „Ball“ trifft.
Beim Dividieren von Zehnerpotenzen werden die Hochzahlen subtrahiert: −10 − (−14) = 4.
6,5 cm · 10 000 = 65 000 cm. Rechne in Meter um, dann in Fußballfelder.
