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1909年,卢瑟福(E. Rutherford)的学生盖革(Hans Geiger)和马斯顿(E. Marsden)用粒子轰击原子时发现,有八千分之一的粒子被完全反射回来,产生所谓的“大角散射”。 |
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以 α 粒子轰击金箔,在原子中带电物质的电场力作用下,使它偏离原来的入射方向,从而发生散射现象。 |
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在一个小铅盒里放有少量的放射性元素钋,它发出的 α 粒子从铅盒的小孔射出,形成很细的一束射线射到金箔上,α 粒子穿过金箔后,打到荧光屏上产生一个个的闪光,这些闪光可以用显微镜观察到。整个装置放在一个抽成真空的容器里。荧光屏和显微镜能够围绕金箔在一个圆周上转动,从而可以观察到穿过金箔后偏转角度不同的 α 粒子。 |
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绝大多数 α 粒子穿过金箔后与原来运动方向偏离不多,散射角较小(< 3 °), 但是有少数 α 粒子却发生了较大的偏转,并且有极少数(1/8000) α 粒子的偏转超过90° ,有的甚至几乎达到180°, 像是被金箔弹了回来。 | |
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根据汤姆逊的枣糕模型计算,α 粒子穿过金箔后的偏转最大不超过零点几度,因为电子质量很小,比 α 粒子的质量小得多(α
粒子质量是电子质量的7500倍),α 粒子碰到电子,就如子弹碰到尘埃(因此,α
粒子运动不会受电子影响),前进方向不会发生明显改变。 卢瑟福对这些结果分析后得提出他的原子核式结构模型:在原子的中心有一个很小的核,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里,带负电的电子在核外空间里绕着核旋转。 根据核式结构学说可以解释 α 粒子的散射:当 α 粒子穿过原子时,电子对 α 粒子影响很小,影响 α 粒子运动的主要是原子核。离核远则 α 粒子受到 原子核的库仑斥力很小,运动方向改变小。只有当 α 粒子与核十分接近时,才会受到很大库仑斥力,而原子核很小,所以 α 粒子接近它的机会就很少,所以只有极少数大角度的偏转,而绝大多数α 粒子基本按直线方向前进。 |
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理论推导
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