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α粒子散射實驗

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α粒子散射實驗(a-particle scattering experiment)又稱金箔實驗、Geiger-Marsden實驗或盧瑟福α粒子散射實驗引。是1909年 漢斯·蓋革和恩斯特·馬斯登在歐內斯特·盧瑟福指導下於英國曼徹斯特大學做的一個著名物理實驗。

1過程及意義

實驗用准直的α射線轟擊厚度為微米的金箔,發現絕大多數的α粒子都照直穿過薄金箔,偏轉很小,但有少數α粒子發生角度比湯姆孫模型所預言的大得多的偏轉,大約有1/8000 的α粒子偏轉角大於90°,甚至觀察到偏轉角等於150°的散射,稱大角散射,更無法用湯姆生模型說明。1911年盧瑟福提出原子的有核模型(又稱原子的核式結構模型),與正電荷聯繫的質量集中在中心形成原子核,電子繞著核在核外運動,由此導出α粒子散射公式,說明了α粒子的大角散射。盧瑟福的散射公式後來被蓋革和馬斯登改進了的實驗系統地驗證。根據大角散射的數據可得出原子核的半徑上限為10-14納米,此實驗開創了原子結構研究的先河。這個實驗推翻了J.J.湯姆孫在1903年提出的原子的葡萄乾圓麵包模型,認為原子的正電荷和質量聯繫在一起均勻連續分佈於原子範圍,電子鑲嵌在其中,可以在其平衡位置作微小振動,為建立現代原子核理論打下了基礎。

2 盧瑟福的α 粒子散射試驗

實驗目的與過程
盧瑟福從1909年起做了著名的α粒子散射實驗,實驗的目的是想證實湯姆孫原子模型的正確性,實驗結果卻成了否定湯姆孫原子模型的有力證據。在此基礎上,盧瑟福提出了原子核式結構模型。
為了要考察原子內部的結構,必須尋找一種能射到原子內部的試探粒子,這種粒子就是從天然放射性物質中放射出的α粒子。盧瑟福和他的助手用α粒子轟擊金箔來進行實驗,圖14-1是這個實驗裝置的示意圖。
在一個鉛盒裡放有少量的放射性元素釙(Po),它發出的α射線從鉛盒的小孔射出,形成一束很細的射線射到金箔上。當α粒子穿過金箔后,射到熒光屏上產生一個個的閃光點,這些閃光點可用顯微鏡來觀察。為了避免α粒子和空氣中的原子碰撞而影響實驗結果,整個裝置放在一個抽成真空的容器內,帶有熒光屏的顯微鏡能夠圍繞金箔在一個圓周上移動。
最終結論
結果:大多數散射角很小,約1/8000散射大於90°; 極個別的散射角等於180°。
結論:正電荷集中在原子中心。
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