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盧瑟福α粒子散射實驗

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盧瑟福α粒子散射實驗現象及結論

第一, 絕大多數α粒子穿過金箔后幾乎沿原方向前進;

第二, 少數α粒子穿過金箔后發生了較大偏轉;

第三, 極少數α粒子擊中金箔后幾乎沿原方向反回;

α粒子散射實驗的結論是幫助科學家否定了長期以來的“棗糕狀”原子模型;盧瑟福建立了原子的核式結構模型:

原子中心有個很小的核,叫原子核,原子的全部正電荷和幾乎全部質量都集中在原子核內,帶負電的電子繞核做高速的圓周運動;

α粒子散射實驗

在α粒子的散射實驗以后的繼續研究中,物理科學家們還發現這兩個結論:

第一,原子核又可分為質子和中子;(原子核的全部正電荷都集中在質子內)質子的質量約等于中子的質量;

第二,質子數等于原子的核電荷數(Z);質子數加中子數等于質量數(A); 注明,以上的兩個結論,并不是α粒子的散射實驗的分析結論。

α粒子散射實驗與湯姆孫的棗糕模型

湯姆孫發現了電子,把物理學研究范疇引入了更為微觀的原子領域,并提出了原子結構的棗糕模型,而這一模型被盧瑟福通過散射實驗否定。

棗糕模型(又稱梅子布丁模型、湯姆孫模型、葡萄干布丁模型),是物理學家湯姆孫(J.J.Thomson)在1898年提出的關于原子結構的一種假設模型。

湯姆孫棗糕模型是基于陰極射線的分析得到的,是發現電子之后,對原子結構探索的一種假設。

湯姆孫棗糕模型

如上圖所示,棗糕模型是早期科學家們在探索原子內部構造時,由湯姆生提出來的一種“原子結構”概念,其觀點是:

王尚老師輔導書物理自診斷每道題都有視頻講解,哪道題不會掃題旁二維碼即可看視頻,學習更高效,考試分數更高,歡迎添加微信teacherws咨詢。除電子外,原子的質量與正電荷如同糕點一樣均勻排布,電子則如同棗一樣隨機嵌入在糕點之中。請同學們借助盧瑟福的轟擊實驗來分析,這一模型是否正確?

棗糕模型提出的邏輯

1,物理wuli.in學者們通過對陰極射線的研究,發現這一現象:原子能夠激發出來一種“物質”。這種物質到底是一種微粒,還是一種電磁波,眾說紛紜。

2,湯姆孫利用垂直電場,發現該物質偏轉(即論證出該物質帶電),且不同物質激發后的荷質比為固定值。這便徹底否定了赫茲等人的電磁波假說。

3,既然陰極能夠激發出這種更小的粒子,說明陰極這種金屬原子是可以分割的。這便原子在古希臘語中的含義就是,不可在分割的最小微粒。

4,原子可以分割,那么原子到底是有什么組成的呢?湯姆孫提出了前文所述的棗糕模型。同學們可以根據文章底部參考文獻進一步深入理解該理論。

盧瑟福轟擊實驗

深入理解盧瑟福阿爾法粒子轟擊實驗要解決的幾個問題

針對選修3-5課本中講到盧瑟福α粒子散射實驗,筆者提出幾個疑問,請同學們思考:

(1)為什么轟擊金元素?

(2)為什么是金箔而不是金屬板?

(3)為什么選擇阿爾法粒子?為什么不是氫核或其它?

(4)如何檢測大量穿透金箔的粒子是阿爾法粒子而不是其它?

盧瑟福阿爾法粒子轟擊實驗

盧瑟福α粒子轟擊實驗過程簡介

實驗用準直的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森模型所預言的大得多的偏轉,大約有1/8000 的α粒子偏轉角大于90°,甚至觀察到偏轉角等于150°的散射,稱大角散射,更無法用湯姆森模型說明。

王尚老師輔導書物理自診斷每道題都有視頻講解,哪道題不會掃題旁二維碼即可看視頻,學習更高效,考試分數更高,歡迎添加微信teacherws咨詢。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),與正電荷聯系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。盧瑟福的散射公式后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的-14次方米,此實驗開創了原子結構研究的先河。

盧瑟福的轟擊實驗及其結論

這個實驗推翻了J.J.湯姆森在1903年提出的原子的葡萄干圓面包模型(也稱棗糕模型),認為原子的正電荷和質量聯系在一起均勻連續分布于原子范圍,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。

盧瑟福核式結構模型

盧瑟福核式結構模型

盧瑟福通過對α粒子散射實驗的結論分析,建立了原子核式結構模型。該模型認為:

原子中心有個很小的核,叫原子核,原子的全部正電荷和幾乎全部質量都集中在原子核內,帶負電的電子繞核做高速的圓周運動;我們也稱核式結構模型為行星模型或衛星模型。原子核的數量級為1015m.

盧瑟福轟擊實驗學習問題與王尚老師答疑

王尚老師物理答疑

學生問題:盧瑟福轟擊實驗的現象有哪些?

盧瑟福轟擊實驗結果是:第一, 絕大多數α粒子穿過金箔后幾乎沿原方向前進;第二, 少數α粒子穿過金箔后發生了較大偏轉;第三, 極少數α粒子擊中金箔后幾乎沿原方向反回;如果湯姆孫的棗糕模型是成立的,那么絕對不會發生偏轉甚至是反彈。因為質量和電荷量不集中,被稀釋了,就不可能有力作用在α粒子上。

參考文獻

波爾能級模型http://www.z3979.com/zongjie/x35/480390.html

湯姆孫棗糕模型http://www.z3979.com/top/481786.html

電子的發現過程http://www.z3979.com/top/481783.html

愛因斯坦光電效應http://www.z3979.com/zongjie/kaodian/437787.html

阿爾法散射實驗結論http://blog.teacherws.com/wen/13432.html

波長測量實驗http://www.z3979.com/zongjie/x34/480385.html

原子物理學外傳http://www.z3979.com/zongjie/kaodian/437801.html

原子物理學公式總結http://www.z3979.com/top/481779.html

作者:王尚,蘇陽。校正:齊思源。版權歸屬高中物理網(www.z3979.com),嚴禁轉載。

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