拉塞福散射 | 農藥百科
這種散射實驗是由歐尼斯特·拉塞福領隊設計與研究,成功地於1909年證實在原子的中心有個原子核,也導致拉塞福模型的創立,及後來波耳模型的提出。應用拉塞福散射的技術 ...
上方:預期結果:阿爾法粒子不受到擾動地通過梅子布丁模型。下方:觀測結果:一小部分阿爾法粒子被反彈,表明全部正電荷集中於一個很小的區域。在原子物理學裏,拉塞福散射(英語:Rutherford scattering)指的是帶電粒子因為庫侖相對作用而進行的一種彈性散射。這種散射實驗是由歐尼斯特·拉塞福領隊設計與研究,成功地於 1909 年證實在原子的中心有個原子核[1],也導致拉塞福模型的創立,及後來波耳模型的提出。應用拉塞福散射的技術與理論,拉塞福背散射(Rutherford backscattering)是一種專門分析材料的技術。拉塞福散射有時也被稱為庫侖散射,因為它涉及的位勢乃庫侖位勢。深度非弹性散射(deep inelastic scattering)也是一種類似的散射,在 60 年代,常用來探測原子核的內部。
α粒子散射的實驗完成于1909年。在那時代,原子被認為類比於梅子布丁(物理學家約瑟夫·湯姆森提出的,又稱葡萄乾布丁模型),負電荷(梅子)分散於正電荷的圓球(布丁)。假若這梅子布丁模型是正確的,由於正電荷完全散開,而不是集中於一個原子核,庫侖位勢的變化不會很大,通過這位勢的阿爾法粒子,其移動方向應該只會有小角度偏差。[2][3]:51-53
在拉塞福的指導下,漢斯·蓋革和欧内斯特·马斯登發射α粒子射束來轟擊只有幾個原子厚度的薄金箔紙。[註 1]然而,他們得到的實驗結果非常詭異,大約每8000個阿爾法粒子,就有一個粒子的移動方向會有很大角度的偏差(甚至超過 90°);而其它粒子都直直地通過白金箔紙,偏差幾乎在2°到3°以內,甚至幾乎沒有偏差。從這結果,拉塞福斷定,大多數的質量和正電荷,都集中於一個很小的區域(這個區域後來被稱作“原子核”);電子則包圍在區域的外面。當一個(正價)α粒子移動到非常接近原子核,它會被很強烈的排斥,以大角度反彈。原子核的小尺寸解釋了為什麼只有極少數的α粒子被這樣排斥。[4][3]:51-53
拉塞福對這奇異的結果感到非常驚異。他後來常說:「這是我一生中最難以置信的事件…如同你用15吋巨砲朝著一張衛生紙射擊,而炮彈...
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