微课程 α粒子散射实验
a粒子散射实验
a粒子散射实验揭示原子有核模型的实验。
为E.卢瑟福等人所做，又称卢瑟福a 粒子散射实验。
J.J.汤姆孙发现电子揭示了原子具有内部结构后，1903年提出原子的葡萄干圆面包模型，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。
1909年卢瑟福的助手H.盖革和E.马斯登在卢瑟福建议下做了a粒子散射实验，用准直的a 射线轰击厚度为微米的金箔，发现绝大多数的a粒子都照直穿过薄金箔，偏转很小，但有少数a 粒子发生角度比汤姆孙模型所预言的大得多的偏转，大约有1／8000 的a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，更无法用汤姆孙模型说明。
1911年卢瑟福提出原子的有核模型，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a粒子散射公式，说明了 a 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10-14米。
此实验开创了原子结构研究的先河。
原子结构模型的演变原子结构模型是科学家根据自己的认识，对原子结构的形象描摹。
一种模型代表了人类对原子结构认识的一个阶段。
人类认识原子的历史是漫长的，也是无止境的。
下面介绍的几种原子结构模型简明形象地表示出了人类对原子结构认识逐步深化的演变过程。
道尔顿原子模型（1803 年）：原子是组成物质的基本的粒子，它们是坚实的、不可再分的实心球。
汤姆生原子模型（1904 年）：原子是一个平均分布着正电荷的粒子，其中镶嵌着许多电子，中和了正电荷，从而形成了中性原子。
卢瑟福原子模型（1911 年）：在原子的中心有一个带正电荷的核，它的质量几乎等于原子的全部质量，电子在它的周围沿着不同的轨道运转，就像行星环绕太阳运转一样。
玻尔原子模型（1913 年）：电子在原子核外空间的一定轨道上绕核做高速的圆周运动。
α粒子散射实验理论解释
α粒子散射实验理论解释
光粒子散射实验是一个部分是研究物理的重要实验方法，用来研究透射、反射和吸收行为的光的散射特性。
有两种类型的光粒子散射实验：入射的粒子散射和发射的粒子散射。
入射的粒子散射是指将光线照射到物体表面，由物体表面发射出的被散射的光线；发射的粒子散射是指将光源放置在物体表面，被散射的光线从物体出射出来。
首先，我们先从理论上说起，光粒子的理论背后的思想是，任何形式的光都可以由一系列的光粒子，即光子，由它们在时空这个三维立体空间里来回移动而产生。
，当光粒子碰到物体表面时，可能会发生反射或吸收，也可能被物体表面所吸引，这一点就像将一轻球抛入池子中一样，会发生反弹，发生折射等现象。
因此，在入射粒子散射实验中，光子照射到物体表面上，有些光子向物体表面反弹，有些光子吸收，而另一些光子仍然向前穿过，从表面发出。
所以发射的粒子散射的实验中，光源被放置在物体表面上，光子与表面的接触会造成反射，而对于光子而言，它们会带着动能向外发出，从而形成散射光。
因此，通过光粒子散射实验，我们可以清晰地了解光在施加外力下如何移动，以及光粒子在多大程度上受外界影响，这一实验也为我们的物理研究提供了很多的帮助。
试验11α粒子散射
实验1.1 α粒子散射电子被发现以后，人们普遍认识到电子是一切元素的原子的基本组成部分。
但通常情况下原子是呈电中性的，这表明原子中还有与电子的电荷等量的正电荷，所以，研究原子的结构首先要解决原子中正负电荷怎样分布的问题。
从1901年起，各国科学家提出各种不同的原子模型。
第一个比较有影响的原子模型，是J.J.汤姆逊于1904年提出“电子浸浮于均匀正电球”中的模型。
他设想，原子中正电荷与电子间的作用力以及电子与电子间的斥力的作用下浮游在球内。
这种模型被俗称为“葡萄干布丁模型”。
汤姆逊还认为，不超过某一数目的电子将对称地组成一个稳定的环或球壳；当电子的数目超过一定值时，多余电子组成新的壳层，随着电子的增多将造成结构上的周期性。
因此他设想，元素性质的周期变化或许可用这种电子分布的壳层结构作出解释。
汤姆逊的原子模型很快地被进一步的实验所否定，它不能解释α射线的大角度散射现象。
卢瑟福从1904年到1906年6月，做了许多α射线通过不同厚度的空气、云母片和金属箔（如铝箔）的实验。
英国物理学家W.H.布拉格(Bragg, W.H.1862-1942)在1904-1905年也做了这样的实验。
他们发现, 在此实验中α射线速度减慢,而且径迹偏斜了(即发生散射现象).例如,通过云母的的某些α射线,从它们原来的途径约片斜2°,发生了小角度散射,1906年冬, 卢瑟福还认识到α粒子在某一临界速度以上时能打入原子内部,由它的散射和所引起的原子内电场的反应可以探索原子内部结构.而且他还预见到可能会出现较大角度的散射.1910年12月，卢瑟福对大角度散射过程的受力关系进行计算，得出一个新的原子结构设想。
经过反思索、研究，于1911年4月下旬写出论文为靶的金属箔的原子一次碰撞中改变其方向的，因此原子中有一个体积很小、质量很大的带正电荷的原子核，它对带正电荷的α粒子的很强的排斥力使粒子发生大角度偏转；原子核的体积很小，其直径约为原子直径的万分之一至十万分之一，核外是很大的空的空间，带负电的、质量比核轻得多的电子在这个空间里绕核运动，卢瑟福在论文中提出他的原子有核模型可从几个方面验证，盖革和马斯顿1912年所做的实验证实了原子核的存在。
α粒子散射实验实验报告
0.436 0.524 0.611 0.698 0.785 0.873
13 1 0 1 0 0
10 3 1 1 1 0
4 4 2 0 0 0
8 2 1 1 0 0
10 5 0 3 0 0
9 3 1 1 0 0
10 3 1 1 0 0
2．曲线拟合
根据表 1，做出探测器探测到的粒子数 N 的平均值与散射角θ的关系； 再按照修正拟合公式（6）式进行曲线拟合，如图 2 所示。 原拟合公式
N P sin ( / 2)
4
（5）
N A
B sin ( / 2) C
4
（6）
图 2 探测到的粒子数平均数 N 与散射角θ的关系
五．结论与思考
1．结论 在一定程度上验证了α例子散射卢瑟福公式的正确性， 即N
1 sin ( / 2) 。
4
2．关于曲线拟合函数的说明
在拟合曲线的过程中，我先将θ以角度制表示，并增加 x 轴偏移量 A 弥补误差使得在θ=0 处取得最大值，得到图 3。红色线表示拟合的曲 线，发现其有一定的周期性，意识到应该使用弧度制。再次拟合得到图 4，发现在θ=0 处曲线无穷大，而理论上不该有这样的奇异性，因此我 更改了原拟合公式式（5） ，补上了常数 C 修正零点处奇异性。
count1 668 806 875 1020 1069 1149 1173 1190 1222 1295 1310 1275 1283 1248 1107 1184 939 811 723 612 514 382 277 250 164 148 85 40 40 31 20
count2 687 790 919 1002 1092 1188 1148 1225 1256 1284 1290 1264 1188 1236 1134 1103 919 882 697 622 501 381 279 225 176 108 82 43 43 29 25
α粒子散射实验 实验报告
α粒子散射实验实验报告一．实验目的1.初步了解近代物理中有关粒子探测技术和相关电子学系统的结构，熟悉半导体探测器的使用方法；2.实验验证卢瑟福散射的微分散射截面公式二．实验原理1.瞄准距离与散射角的关系视α粒子和电子均为点电荷，假设两者间作用力只有静电斥力，如图1，散射角θ，瞄准距离b ，α粒子质量为m ，入射速度为0v ，则：（1）（2）2.卢瑟福微分散射截面公式设有截面为S 的α粒子束射到厚度为t 的靶上，靶的原子数密度为n ，则α粒子散射到θ方向单位立体角内每个原子的有效散射截面为：2222244001121()() 1.296()4sin (/2)sin (/2)d Ze Z d mv E σπεθθ==Ω （3） 设实验中探测器的灵敏面积对靶所张的立体角为Δ,在某段时间内射2co t2b D θ=00πε到靶上的粒子总数为T ，则观察到的粒子数为：（4）三．实验仪器粒子源 真空室 探测器与计数系统 真空泵 四．实验数据及处理1．原始数据及处理表1 探测到的粒子数count 与散射角的关系Angle/° Angle /rad count1 count2 count3 count4 count5 N=count average count median -10-0.175 668 687 634 683 719 678 683 -9 -0.157 806 790 738 824 776 787 790 -8 -0.140 875 919 924 923 904 909 919 -7 -0.122 1020 1002 960 1032 999 1003 1002 -6 -0.105 1069 1092 1100 1075 1058 1079 1075 -5 -0.087 1149 1188 1201 1115 1149 1160 1149 -4 -0.070 1173 1148 1164 1196 1171 1170 1171 -3 -0.052 1190 1225 1225 1236 1237 1223 1225 -2 -0.035 1222 1256 1288 1283 1225 1255 1256 -1 -0.017 1295 1284 1292 1296 1278 1289 1292 0 0.000 1310 1290 1281 1264 1355 1300 1290 1 0.017 1275 1264 1299 1231 1253 1264 1264 2 0.035 1283 1188 1220 1274 1250 1243 1250 3 0.052 1248 1236 1211 1201 1257 1231 1236 4 0.070 1107 1134 1083 1116 1132 1114 1116 5 0.087 1184 1103 1150 1105 1132 1135 1132 6 0.105 939 919 932 894 934 924 932 7 0.122 811 882 757 853 837 828 837 8 0.140 723 697 729 715 715 716 715 9 0.157 612 622 627 615 610 617 615 10 0.175 514 501 541 517 501 515 514 11 0.192 382 381 412 381 405 392 382 12 0.209 277 279 310 335 294 299 294 13 0.227 250 225 227 228 163 219 227 14 0.244 164 176 160 168 179 169 168 15 0.262 148 108 127 116 135 127 127 16 0.279 85 82 65 72 78 76 78 17 0.297 40 43 33 34 45 39 40 18 0.314 40 43 33 34 45 39 40 19 0.332 31 29 28 29 22 28 29 200.349 20 25 20 14 24 21 2001()()4sin (/2)Ze nt N Tmv πεθ∆Ω=25 0.436 13 10 4 8 10 9 10 30 0.524 1 3 4 2 5 3 3 35 0.611 0 1 2 1 0 1 1 40 0.698 1 1 0 1 3 1 1 45 0.785 0 1 0 0 0 0 0 50 0.873 0 0 0 0 0 0 02．曲线拟合根据表1，做出探测器探测到的粒子数N 的平均值与散射角θ的关系； 再按照修正拟合公式（6）式进行曲线拟合，如图2所示。
阿尔法粒子散射实验说明
阿尔法粒子散射实验说明
阿尔法粒子散射实验是一种经典的物理实验，旨在研究原子核的结构和性质。
该实验通过将高能的阿尔法粒子轰击靶核，观察散射角度和能量分布，从而推断出靶核的结构和性质。
实验原理
阿尔法粒子是一种带正电荷的粒子，由两个质子和两个中子组成。
在实验中，阿尔法粒子被加速器加速到一定的能量后，射向靶核。
当阿尔法粒子与靶核相互作用时，会发生散射现象，即阿尔法粒子的运动方向和能量发生改变。
根据散射角度和能量分布，可以推断出靶核的结构和性质。
如果靶核是均匀分布的，那么散射角度和能量分布应该是均匀的。
但是如果靶核具有一定的结构，比如说是由质子和中子组成的，那么散射角度和能量分布就会出现一些特殊的规律，从而可以推断出靶核的结构和性质。
实验步骤
阿尔法粒子散射实验的步骤如下：
1. 准备阿尔法粒子源和靶核样品。
2. 将阿尔法粒子加速到一定的能量，并射向靶核样品。
3. 观察散射角度和能量分布，并记录数据。
4. 根据数据分析，推断出靶核的结构和性质。
实验应用
阿尔法粒子散射实验在物理学和核物理学中有着广泛的应用。
它可以用来研究原子核的结构和性质，比如说原子核的大小、形状、质量和电荷分布等。
此外，阿尔法粒子散射实验还可以用来研究核反应和核能的产生和转化过程，对于核能的开发和利用具有重要的意义。
总结
阿尔法粒子散射实验是一种经典的物理实验，通过观察阿尔法粒子与靶核的相互作用，可以推断出靶核的结构和性质。
该实验在物理学和核物理学中有着广泛的应用，对于研究原子核的结构和性质，以及核能的开发和利用具有重要的意义。
α粒子散射实验说明
α粒子散射实验说明
一、α粒子具有动量
α粒子散射实验结果表明，绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，但有少数α粒子发生了较大的偏转，并有极少数α粒子的偏转超过90°，有的甚至几乎达到180°而被反弹回来，该实验的结果说明α粒子带有相当大的动量。
二、原子核具有强磁场
根据量子力学的不确定性原理，我们可以得知，电子在原子核外的运动轨迹并不是一个确定的圆周，而是一个接近原子核的云团，即电子云。
由于电子云中的电子具有不同的动量，它们会在原子核周围产生一个微弱的磁场。
这个微弱的磁场会对进入其中的α粒子产生影响，使其发生偏转。
因此，可以推断出原子核具有强磁场。
三、原子核的半径非常小
在α粒子散射实验中，只有极少数的α粒子发生了较大的偏转，这说明原子核的半径非常小。
因为如果原子核的半径较大，那么α粒子与原子核的相互作用就会更加频繁，导致更多的α粒子发生偏转。
而实验结果中只有极少数的α粒子发生偏转，说明原子核的半径非常小。
四、原子核具有很强的电场
在α粒子散射实验中，极少数α粒子被反弹回来，这说明原子核具有很强的电场。
因为只有在强电场的作用下，带
正电的α粒子才会被反弹回来。
这也说明原子核中的质子数越多，其电场强度就越大。
因此，可以推断出原子核具有很强的电场。
微课件程α粒子散射
电场，即原子核。
03
证明了原子核式结构模型
卢瑟福根据α粒子的散射实验结果，提出了原子核式结构模型，即原子
由带正电的原子核和带负电的电子组成，电子绕着原子核旋转。
研究展望
深入研究原子核的结构
基于α粒子散射实验的结果，未来可以进一步研究原子核 的结构，了解原子核内部粒子的排列和相互作用。
发展新的探测技术
物质成分分析
利用α粒子散射可以检测物质中的元素 成分和含量，对于地质学、考古学等领 域具有重要应用价值。
06 结论
研究总结
01
证实了汤姆逊的原子模型
通过观察α粒子在金箔上散射的轨迹，发现散射角与α粒子的能量有关，
从而证实了汤姆逊的原子模型。
02
揭示了原子核的存在
观察到大部分α粒子穿过金箔，但有些被弹回，这表明原子内部存在强
微课件程α粒子散射
目录
• 引言 • α粒子的性质 • α粒子的散射实验 • α粒子散射的物理机制 • α粒子散射的应用 • 结论
01 引言
主题介绍
微课件程α粒子散射
散射
微课件程α粒子散射是一种研究原子 和分子的结构和性质的重要实验方法。
散射是指粒子在受到其他粒子的碰撞 后改变运动方向的现象。
α粒子
利用α粒子散射可以研究化学反应的速率和机制，有助于理解和控 制化学反应过程。
气体分析
利用α粒子散射可以检测气体中各种成分的含量和分布，对于环境 监测、工业控制等领域具有实际应用价值。
在其他领域的应用
医学影像技术
利用α粒子散射可以开发出新型的医学 影像技术，如PET（正电子发射断层 扫描）等，有助于医学诊断和治疗。
当α粒子被弹回时，它受到的力是最 大的，这也是散射现象发生的原因。
α粒子散射实验
α粒子散射实验．一、基础知识原子的核式结构1. α粒子散射实验的结果绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但少数α粒子发生了大角度偏转，极少数α粒子的偏转超过了90°，有的甚至被撞了回来，如图1所示．2．卢瑟福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，原子的所有正电荷和几乎所有质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外绕核旋转．3．原子核的尺度：原子核直径的数量级为10－15 m，原子直径的数量级约为10－10 m. 二、1、下列说法正确的是()A．汤姆孙首先发现了电子，并测定了电子电荷量，且提出了“枣糕”式原子模型B．卢瑟福做α粒子散射实验时发现绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，只有少数α粒子发生大角度偏转C．α粒子散射实验说明了原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上D．卢瑟福提出了原子“核式结构”模型，并解释了α粒子发生大角度偏转的原因答案BCD2、如图1所示为卢瑟福做α粒子散射实验装置的示意图，荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A、B、C、D四个位置时，下述对观察到的现象的说法中正确的是()A．放在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多B．放在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数只比A位置时稍少些C．放在C、D位置时，屏上观察不到闪光D．放在D位置时，屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少答案AD解析α粒子散射实验的结果是，绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，少数α粒子发生了较大偏转，极少数α粒子被反弹回来．因此，荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A、B、C、D四个位置时，在相同时间内观察到屏上的闪光次数分别为绝大多数、少数、少数、极少数，故A、D正确．3、卢瑟福通过α粒子散射实验，判断出原子中心有一个很小的核，并由此提出了原子的核式结构模型．如图2所示的平面示意图中①、③两条线表示α粒子运动的轨迹，则沿②所示方向射向原子核的α粒子可能的运动轨迹是()A．轨迹a B．轨迹b C．轨迹c D．轨迹d 答案 A 解析α粒子带正电，因此α粒子靠近核时，与核间有斥力，沿方向②的α粒子比沿方向①的α粒子离核近，与核的作用强，因此α粒子沿方向②进入后与核作用向外侧散射的偏转角应该比沿①的大，故A正确．。
微课程α粒子散射实验
又称“金箔实验”
主要内容
1. 实验背景 2. 实验过程 3. 实验现象 4. 实验结论
1. 实2.验实3背.验景实4过.验程实现验象结论
α粒子
散射
实验
1. 实验背景
2. 实3.验实4过.验程实现验象结论
α粒子
散射
实验
α粒子由两粒 带正电荷的质子 和两粒 中性的中子 构成，带正电荷
理论
实验
1. 实2.验实3背.验景实4过.验程实现验象结论
铅盒
钋Po
212 86
Po208 84
P检b测42 Hαe粒(子粒子)荧光屏及显微镜
Po发生α衰变的容器
金箔
α粒子轰击对象，良好的延 展性，其厚度约为1nm
防止空气影响实验结果
1. 实验3背. 景实4. 验实现验象结论 2. 实验过程
荧光屏及显微镜运动轨迹
相当于氦正离子
+
+
He2+
太
阳
上
的
氦
1. 实验背景
2. 实3.验实4过.验程实现验象结论
α粒子
散射
实验
透射
散射
Scattering
偏离了原来的运动方向而分开
反射
1. 实验背景
2. 实3.验实4过.验程实现验象结论
1. 实验背景
2. 实3.验实4过.验程实现验象结论
解释α粒子大角度散射现象
汤姆孙原子模型 （枣糕模型）
绝大多数直线穿过的α粒子
少数散射的α粒子
+
极少数被金箔反 射回来的α粒子
有核
保持原子的电中性
带负电的电子分布在原子中
1. 实2.验实3背.验景实过验程现象 4. 实验结论
阿尔法粒子散射实验的主要结果
阿尔法粒子散射实验的主要结果
阿尔法粒子散射实验是由20世纪30年代中期弗里德曼发明的一种实验，用来研究质子和电子之间的相互作用。
它是一个有趣而重要的实验，该实验在量子力学、核物理和粒子物理等领域具有重要的意义，并取得了一系列重要的研究成果。
首先，阿尔法粒子散射实验证实了电子和质子之间的矩形相互作用。
据说，在质子和电子之间存在着可观察到的库伦力，而实验结果证实了这一现象。
它还证实了不同能级电子之间按一定规律相互作用，而且这种作用会导致电子间的交叉散射和衍射。
其次，本实验还发现了质子碰撞效应，也就是质子在碰撞过程中会产生交叉散射，这会导致有一定比例的能量被转移到其他的方向。
同时，它也发现了质子的碰撞过程中会产生一些能量表面，且这些能量表面之间将存在一定的关联性。
最后，阿尔法粒子散射实验显示了一种“荷兰效应”，即在一定能量范围内，碰撞力线会遭遇到一定限制，使能量转移效率降低，从而限制质子能量的传输。
此外，它在某些能量范围内也会产生一通道效应，使能量流向一个特定方向。
总而言之，阿尔法粒子散射实验有很多重要的研究成果，它为研究质子-电子细节的物理过程提供了一个重要的实验平台，极大地推动了量子力学和核物理等领域的发展。
α粒子散射实验应该搞清楚的几个问题
实验原理简述
卢瑟福模型
基于卢瑟福的原子核模型，即原 子的大部分质量集中在中心的原 子核，电子绕核旋转。通过α粒 子散射实验，可以进一步验证该
模型的正确性。
散射截面
根据散射截面公式，可以定量描 述α粒子与靶原子核的相互作用 几率，进一步推导原子核的大小
和结构。
提高设备精度
通过改进实验设备，如 提高角度分辨率、提升 粒子检测器效率，可以 减小实验误差，提高数 据精度，从而更准确地
解析原子内部结构。
增加α粒子数量
通过增加实验中使用的 α粒子数量，可以降低 统计误差，提高实验的 可靠性和精度。同时， 更多的数据可以提高对 原子内部结构的理解深
度。
改进数据分析方法
研究原子核的性质
通过分析α粒子散射的数据，可以进一步研究原子核的大小、电荷 分布等性质，加深对原子内部结构的理解。
02
CATALOGUE
实验原理与装置
α粒子的性质
电荷与质量
α粒子带有两个正电荷，质量约为 质子的四倍，因此其具有很强的 穿透能力。
稳定性
α粒子是一种不稳定的核素，通过 放射性衰变产生，其本身的稳定性 也是研究原子核结构的重要线索。
数据分析方法
通过收集大量的散射数据，并进 行统计分析，可以得到α粒子散 射的角度分布、能量损失等信息 ，从中提取原子核的结构信息。
03
CATALOGUE
实验结果与分析
α粒子散射的分布情况
散射角度分布
在α粒子散射实验中，观察α粒子在不同角度上的散射分布情况是关键。通常， 散射角度是通过测量α粒子与靶核相互作用后的偏转角度来确定的。
03
统计误差
α粒子散射-物理试验
实验1.1 α粒子散射电子被发现以后，人们普遍认识到电子是一切元素的原子的基本组成部分。
但通常情况下原子是呈电中性的，这表明原子中还有与电子的电荷等量的正电荷，所以，研究原子的结构首先要解决原子中正负电荷怎样分布的问题。
从1901年起，各国科学家提出各种不同的原子模型。
第一个比较有影响的原子模型，是J.J.汤姆逊于1904年提出“电子浸浮于均匀正电球”中的模型。
他设想，原子中正电荷与电子间的作用力以及电子与电子间的斥力的作用下浮游在球内。
这种模型被俗称为“葡萄干布丁模型”。
汤姆逊还认为，不超过某一数目的电子将对称地组成一个稳定的环或球壳；当电子的数目超过一定值时，多余电子组成新的壳层，随着电子的增多将造成结构上的周期性。
因此他设想，元素性质的周期变化或许可用这种电子分布的壳层结构作出解释。
汤姆逊的原子模型很快地被进一步的实验所否定，它不能解释α射线的大角度散射现象。
卢瑟福从1904年到1906年6月，做了许多α射线通过不同厚度的空气、云母片和金属箔（如铝箔）的实验。
英国物理学家W.H.布拉格(Bragg, W.H.1862-1942)在1904-1905年也做了这样的实验。
他们发现, 在此实验中α射线速度减慢,而且径迹偏斜了(即发生散射现象).例如,通过云母的的某些α射线,从它们原来的途径约片斜2°,发生了小角度散射,1906年冬, 卢瑟福还认识到α粒子在某一临界速度以上时能打入原子内部,由它的散射和所引起的原子内电场的反应可以探索原子内部结构.而且他还预见到可能会出现较大角度的散射.1910年12月，卢瑟福对大角度散射过程的受力关系进行计算，得出一个新的原子结构设想。
经过反思索、研究，于1911年4月下旬写出论文为靶的金属箔的原子一次碰撞中改变其方向的，因此原子中有一个体积很小、质量很大的带正电荷的原子核，它对带正电荷的α粒子的很强的排斥力使粒子发生大角度偏转；原子核的体积很小，其直径约为原子直径的万分之一至十万分之一，核外是很大的空的空间，带负电的、质量比核轻得多的电子在这个空间里绕核运动，卢瑟福在论文中提出他的原子有核模型可从几个方面验证，盖革和马斯顿1912年所做的实验证实了原子核的存在。
卢瑟福的粒子散射实验PPT课件
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α粒子散射实验，又称金箔实验或卢瑟福α粒子散射实
验[1]。是1909年汉斯·盖革和恩斯特·马斯登在欧内斯
特·卢瑟福指导下于英国曼彻斯特大学做的一个著名物理
实验。 试验过程： 在一个铅盒里放有少量的放射性
元素钋(Po)，它发出的α射线从铅盒的小孔射出，形成一
束很细的射线射到金箔上。当α粒子穿过金箔后，射到荧
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Hale Waihona Puke 2发生极少数α粒子的大角度偏转现象是出乎意料的。
根据汤姆孙模型的计算，α粒子穿过金箔后偏离原来方向
的角度是很小的，因为电子的质量不到α粒子的1/7400，
α粒子碰到它，就像飞行着的子弹碰到一粒尘埃一样，运
动方向不会发生明显的改变。正电荷又是均匀分布的，α
粒子穿过原子时，它受到原子内部两侧正电荷的斥力大部
光屏上产生一个个的闪光点，这些闪光点可用显微镜来观
察。为了避免α粒子和空气中的原子碰撞而影响实验结果，
整个装置放在一个抽成真空的容器内，带有荧光屏的显微
镜能够围绕金箔在一个圆周上移动
实验结果表明，绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方 向前进，但有少数α粒子发生了较大的偏转，并有极少数α 粒子的偏转超过90°，有的甚至几乎达到180°而被反弹回 来，这就是α粒子的散射现象。
域，才有可能出现α粒子的大角度散射。由此，卢瑟福在
1911年提出了原子的核式结构模型，认为在原子的中心
有一个很小的核，叫做原子核(nucleus)，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。
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欧内斯特·卢瑟福(Ernest
Rutherford, 1871—1937)
a粒子散射实验3个结论
a粒子散射实验3个结论
1.散射角度与入射能量成正比：当入射粒子的能量越高时，散射角度
也会越大。
这表明高能粒子具有更强的散射能力，可以更有效地改变靶粒
子的运动状态。
2.碰撞截面随着散射角度的增大而减小：粒子在与靶粒子碰撞时，碰
撞的概率与碰撞截面大小成正比。
随着散射角度的增大，碰撞的概率减小，导致碰撞截面也随之减小。
3.靶粒子的类型和结构对散射结果有重要影响：不同类型、不同结构
的靶粒子对于入射粒子的散射效应不同，这意味着粒子间相互作用的特性
取决于物质的组成和结构，这也是研究物质内部结构和性质的重要手段。
原子物理实验题：观察α粒子散射实验
原子物理实验题：观察α粒子散射实验在探索原子结构的漫长历程中，α粒子散射实验无疑是一颗璀璨的明珠。
这个实验为我们揭示了原子内部的神秘世界，彻底改变了人们对物质结构的认识。
让我们先来了解一下什么是α粒子。
α粒子其实就是氦原子核，它由两个质子和两个中子组成，带正电。
在这个实验中，α粒子就像是我们探索原子内部的“小侦探”。
实验的装置并不复杂，但却极其巧妙。
在一个真空的环境中，有一个金箔靶，α粒子源会发射出一束α粒子，朝着金箔靶射去。
在金箔的周围，放置着一些可以检测α粒子散射情况的荧光屏或者探测器。
当α粒子束射向金箔时，发生的现象令人惊奇。
大多数的α粒子竟然如同预期的那样，直接穿过了金箔，几乎没有受到什么阻碍。
这就好像是一个小球穿过了一张薄纸，畅通无阻。
但也有一部分α粒子发生了较大角度的偏转，甚至还有极少数的α粒子被直接反弹了回来。
这一结果与当时流行的“枣糕模型”大相径庭。
按照“枣糕模型”，原子就像是一块均匀分布着正电荷和电子的蛋糕，α粒子应该都能顺利穿过，不应该有大角度的偏转和反弹。
然而，实验结果却暗示着原子内部并非是均匀的，而是存在着一个很小但质量很大、带正电的核心——原子核。
为什么会这样呢？想象一下，α粒子就像是一个小小的炮弹，当它朝着一片空旷的区域飞去时，自然不会遇到什么阻碍。
但如果这片区域存在着一个坚固的堡垒，那么炮弹就有可能被弹开或者改变方向。
在原子中，原子核所占的体积非常小，但却集中了原子几乎全部的质量。
当α粒子靠近原子核时，由于原子核带正电，α粒子也带正电，同种电荷相互排斥，α粒子就会受到强大的库仑力，从而发生偏转。
如果α粒子正好正对着原子核射去，就有可能被直接反弹回来。
这个实验的意义非凡。
它不仅让我们认识到了原子的核式结构，还为后来的量子力学的发展奠定了基础。
通过观察α粒子散射实验，我们明白了物质的微观世界是极其复杂和奇妙的。
每一个微小的粒子都遵循着一定的规律，而这些规律需要我们通过精心设计的实验去发现和理解。
卢瑟福的a粒子散射实验现象及结论
卢瑟福的a粒子散射实验现象及结论一、实验介绍二、实验现象1. α粒子的发射与散射2. α粒子的反跳现象三、实验结论1. 原子具有空心结构2. 原子核具有正电荷3. 原子核与电子的比例关系四、实验意义及影响一、实验介绍卢瑟福的a粒子散射实验是物理学中非常重要的一个经典实验，它是对原子结构和性质进行研究的基础。
该实验于1910年由英国物理学家欧内斯特·卢瑟福（Ernest Rutherford）领导完成，是一项利用α粒子对原子核进行探测的实验。
二、实验现象1. α粒子的发射与散射在卢瑟福的a粒子散射实验中，首先将α放射源放置在一个铅盒中，使其向外发出α粒子。
然后将α粒子引入真空玻璃管中，通过调节电压和电流来使α粒子加速，并通过一个小孔射向金箔靶。
在金箔靶后面设立一个荧光屏，用来观察α粒子的散射情况。
实验结果表明，大多数α粒子直线穿过金箔靶，只有极少数α粒子被散射。
这说明原子具有空心结构，其中正电荷集中在原子核内。
2. α粒子的反跳现象在实验中，还观察到了α粒子的反跳现象。
即有些α粒子经过金箔靶后会发生反弹，回到射线源处。
这说明原子核具有正电荷，并且与电子相比非常小。
三、实验结论1. 原子具有空心结构卢瑟福的a粒子散射实验表明，大多数α粒子直线穿过金箔靶，只有极少数α粒子被散射。
这说明原子具有空心结构，其中正电荷集中在原子核内。
2. 原子核具有正电荷实验还观察到了α粒子的反跳现象。
即有些α粒子经过金箔靶后会发生反弹，回到射线源处。
这说明原子核具有正电荷，并且与电子相比非常小。
3. 原子核与电子的比例关系通过对实验数据的分析，卢瑟福得出了一个重要的结论：原子核的质量与电子的质量相比非常大，而原子核的直径只有原子直径的万分之一。
这说明原子核与电子的比例关系是非常不同的。
四、实验意义及影响卢瑟福的a粒子散射实验是对原子结构和性质进行研究的基础。
它揭示了原子具有空心结构，其中正电荷集中在原子核内；同时也证明了原子核具有正电荷，并且与电子相比非常小。
根据α粒子散射实验的现象
放射性物质在自然界中广泛存在， 如铀矿、钍矿等，同时也用于医
学、工业和科学研究等领域。
α粒子的产生
放射性物质通过衰变过程释放出α粒子，衰变过程中原子核释放出一个或多个α粒子。
α粒子是由两个中子和两个质子结合在一起形成的氦原子核，具有较大的质量和电荷。
α粒子的速度相对较慢，通常在空气中只能飞行几厘米至几十厘米，但在某些情况下 可以穿透较薄的物质。
实验结果分析
散射结果的统计
01
02
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Hale Waihona Puke 散射角度分布观察到α粒子散射的角度 分布，角度越大，散射越 强。
散射次数统计
对多次散射的次数进行统 计，发现散射次数与散射 角度有一定的关联。
散射能量分布
分析散射过程中能量的分 布情况，有助于了解散射 机制。
散射结果的解释
波动性解释
根据德布罗意波理论，粒 子具有波动性，散射是波 的干涉现象。
原子结构的研究对生物学领域产生 了影响，例如在分子生物学和遗传 学方面的研究。
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散射角度的分布
大部分α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进
这是因为金箔中的原子核密度较高，大部分α粒子在穿过金箔时只受到微弱的库仑力作用， 因此运动方向基本不变。
小部分α粒子会发生较大的偏转
这是由于金箔中的原子核密度较高，部分α粒子在穿过金箔时会受到较强的库仑力作用，导 致其运动方向发生较大的偏转。
极少数α粒子被反弹回来
根据α粒子散射实验 的现象
• α粒子的发射源 • α粒子的散射过程 • 实验结果分析 • α粒子散射实验的意义
目录
01
α粒子的发射源
放射性物质
放射性物质是一种能够自发地放 出射线的天然或人工元素，常见 的放射性物质包括铀、钚、铯等。
α粒子散射实验
用于放大荧光屏上的轨迹，以便 更准确地观察和分析。
实验操作步骤
01
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03
04
步骤1
将金箔放置在实验装置中适当 的位置。
步骤2
启动α粒子源，使粒子通过金 箔。
步骤3
使用显微镜观察荧光屏上散射 后的α粒子轨迹。
步骤4
记录并分析观察到的轨迹数据 ，得出结论。
03 α粒子的散射现象
散射分布
散射分布描述了α粒子在穿过物 质时在不同方向上的散射情况。
实验结果表明，绝大多数α粒子穿过金 箔后仍沿原来的方向前进，说明原子 内部绝大部分空间是空的，原子核所 占的空间非常小。
极少数α粒子发生了较大的偏转，并有 极少数α粒子的偏转超过90°，甚至几乎 达到180°而被反弹回来，说明原子核带 正电荷且质量很大。
对后续研究的影响
α粒子散射实验为卢瑟福提出 原子核式结构模型奠定了基础。
对物质波的发现
实验中观察到的α粒子散 射轨迹呈现波动性，为德 布罗意物质波理论的提出 提供了实验依据。
02 实验装置与操作流程
金箔
厚度
金箔的厚度通常在 0.05mm左右，以确保足 够的强度和稳定性。
纯度
为了确保实验结果的准确 性，金箔的纯度要求极高， 通常为99.9%或更高。
制备
金箔通常是通过将纯金压 延成薄片，然后切割成适 当的大小制备而成。
α粒子的性质
01
α粒子是氦原子核，带2个正电荷， 质量约为质子的4倍。
02
α粒子具有强电场和相对较大的质 量，因此具有较大的穿透能力和散 射概率。
实验目的与意义
01
02
03
验证原子核式结构
通过观察α粒子散射实验， 可以验证卢瑟福提出的原 子核式结构是否正确。
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相当于氦正离子
+ +
He2+
太 阳 上 的 氦
2. 实验过程 3. 实验现象 4. 实验结论 1. 实验背景
α粒子 散射 实验
透射
散射
Scattering偏离了原Fra bibliotek的运动方向而分开
反射
2. 实验过程 3. 实验现象 4. 实验结论 1. 实验背景
2. 实验过程 3. 实验现象 4. 实验结论 1. 实验背景
1. 实验背景 . 实验结论 2. 实验过程 3. 实验现象 4
绝大多数直线穿过的α粒子 少数散射的α粒子 极少数被金箔反 射回来的α粒子 有核 +
保持原子的电中性
带负电的电子分布在原子中
1. 实验背景 2. 实验过程 3. 实验现象 4. 实验结论
卢瑟福原子模型
α粒子散射实验
又称“金箔实验”
主要内容
1. 实验背景 2. 实验过程 3. 实验现象 4. 实验结论
1. 实验背景 实验结论 2. 实验过程 3. 实验现象 4.
α粒子
散射
实验
2. 实验过程 3. 实验现象 4. 实验结论 1. 实验背景
α粒子
α粒子由两粒
散射
实验
带正电荷的质子 和两粒 中性的中子 构成，带正电荷
2. 实验过程
荧光屏及显微镜运动轨迹
真空装置
1. 实验背景. 实验结论 2. 实验过程 3. 实验现象 4
极少数被金箔 反射回来的α 粒子 绝大多数直线穿 过的α粒子 少数散射的α粒子
就像对着卷烟纸射出 一颗15英寸的炮弹， 却被反射回来的炮弹 击中一样不可思议
单次碰撞
原子质量绝大部分都集 中在一个很小的核中。
解释α粒子大角度散射现象
汤姆孙原子模型 （枣糕模型）
理论
实验
1. 实验背景 . 实验结论 2. 实验过程 3. 实验现象 4
钋Po 铅盒
检测α粒子
荧光屏及显微镜
Po发生α 衰变的容器
金箔
α粒子轰击对象，良好的延 展性，其厚度约为1nm
212
防止空气影响实验结果
1. 实验背景 实验结论 3. 实验现象 4.