α粒子散射实验 十大经典物理实验 | α 粒子散射实验

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十个经典物理实验

9.α粒子散射实验

微观粒子的研究是现代物理学中一个非常重要的分支。长期以来，人类一直认为原子是构成物质的最小粒子，对原子结构的研究经历了一个漫长的过程。

英国自然科学家约翰·道尔顿于1803年提出了第一个原子模型。他认为原子是一个坚硬的固体球，是构成物质的最小粒子，不能再细分。而同一元素的原子，具有相同的性质和质量。

虽然这个模型后来被证明是错误的，但是道尔顿第一次把原子从哲学带到了化学研究中，为以后化学家的努力指明了方向。化学真正摆脱了古代的炼金术，道尔顿被后人誉为“现代化学之父”。

约瑟夫·约翰·汤姆逊在1897年发现了电子，否定了道尔顿的“固体球模型”。

1904年，约瑟夫·约翰·汤姆逊提出了“葡萄干蛋糕模型”:原子是一个带正电荷的球，球内嵌有电子，原子像一个“葡萄干布丁”，因此得名“枣糕模型”或“葡萄干蛋糕模型”；或者像西瓜瓤里的西瓜籽，所以也叫“西瓜模型”。这个模型是第一个亚原子结构的原子模型。

卢瑟福在1898年发现了α射线。1911年卢瑟福在曼彻斯特大学做放射性实验时，原子在人们的印象中就像“李子布丁”，即聚集了大量带正电荷的糊状物质，其中含有电子粒子。但他和助手们发现，少量带正电荷的A射线粒子在向金箔射击时被弹回，这让他们非常吃惊。

通过计算证明，只有当带正电的球体集中了大部分原子质量，且其直径远小于原子直径时，这种难以想象的实验结果才能得到正确的解释。卢瑟福提出了一个原子的核模型:原子不是一团糊状物质，大部分物质集中在一个中心小核上，称为原子核，电子围绕着它。

这是一个开启新时代的实验，是一个具有里程碑性质的重要实验，导致了原子物理和核物理的开始。同时，他推导出一套卢瑟福散射理论用于实验验证。

用散射方法研究物质结构的方法对现代物理学有着非常重要的影响。一旦我们在散射实验中观察到卢瑟福散射的特征，即所谓的“卢瑟福阴影”，就可以预期研究对象中可能存在“点”子结构。

此外，卢瑟福散射也为材料分析提供了有力的手段。根据目标物质大角度散射的粒子能谱，物质的表面性质可以研究。根据这一原理制造的卢瑟福质谱仪已得到广泛应用。

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