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卢瑟福α粒子散射实验

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卢瑟福α粒子散射(轰击)实验被誉为人类史上最美的物理实验之一。

α粒子散射实验



卢瑟福α粒子散射实验现象及结论

第一, 绝大多数α粒子穿过金箔后几乎沿原方向前进;

第二, 少数α粒子穿过金箔后发生了较大偏转;

第三, 极少数α粒子击中金箔后几乎沿原方向反回;

α粒子散射实验的结论是帮助科学家否定了长期以来的“枣糕状”原子模型;建立了原子的核式结构模型。即:原子中心有个很小的核,叫原子核,原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核内,带负电的电子绕核做高速的圆周运动;

在α粒子的散射实验以后的继续研究中,物理科学家们还发现这两个结论:

第一,原子核又可分为质子和中子;(原子核的全部正电荷都集中在质子内)质子的质量约等于中子的质量;

第二,质子数等于原子的核电荷数(Z);质子数加中子数等于质量数(A); 注明,以上的两个结论,并不是α粒子的散射实验的分析结论。

α粒子散射实验

针对选修3-5课本中讲到卢瑟福α粒子散射实验,笔者提出几个疑问,请同学们思考:

(1)为什么轰击金元素?

(2)为什么是金箔而不是金属板?

(3)为什么选择阿尔法粒子?为什么不是氢核或其它?

(4)如何检测大量穿透金箔的粒子是阿尔法粒子而不是其它?

卢瑟福α粒子轰击实验过程简介

实验用准直的α射线轰击厚度为微米的金箔,发现绝大多数的α粒子都照直穿过薄金箔,偏转很小,但有少数α粒子发生角度比汤姆森模型所预言的大得多的偏转,大约有1/8000 的α粒子偏转角大于90°,甚至观察到偏转角等于150°的散射,称大角散射,更无法用汤姆森模型说明。

1911年卢瑟福提出原子的有核模型(又称原子的核式结构模型),与正电荷联系的质量集中在中心形成原子核,电子绕着核在核外运动,由此导出α粒子散射公式,说明了α粒子的大角散射。卢瑟福的散射公式后来被盖革和马斯登改进了的实验系统地验证。

根据大角散射的数据可得出原子核的半径上限为10的-14次方米,此实验开创了原子结构研究的先河。

这个实验推翻了J.J.汤姆森在1903年提出的原子的葡萄干圆面包模型(也称枣糕模型),认为原子的正电荷和质量联系在一起均匀连续分布于原子范围,电子镶嵌在其中,可以在其平衡位置作微小振动,为建立现代原子核理论打下了基础。

参考文献

波长测量实验http://gaozhongwuli.com/zongjie/x34/480385.html


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