卢瑟福α粒子轰击实验的思考

2013年12月08日，分类：高中物理研究；标签归档: 高中物理学习

卢瑟福α粒子轰击实验被誉为人类史上最美的物理实验之一。针对选修3-5课本中讲到卢瑟福α粒子轰击实验，王尚提出几个疑问，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？

物理学习

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。