卢瑟福散射实验(277)
卢瑟福粒子散射实验结论
卢瑟福粒子散射实验结论在物理学的发展历程中，卢瑟福粒子散射实验无疑是具有里程碑意义的重要实验之一。
这个实验不仅让我们对原子的内部结构有了全新的认识，还为后来的原子核物理学奠定了坚实的基础。
要理解卢瑟福粒子散射实验的结论，首先得了解这个实验是怎么进行的。
在实验中，卢瑟福用一束带正电的α粒子（也就是氦原子核）去轰击一张极薄的金箔。
α粒子具有较大的能量和动量，而且带正电。
实验结果令人大为惊讶。
按照当时流行的“枣糕模型”，即认为原子就像一块均匀分布着正电荷的蛋糕，电子则像镶嵌在其中的葡萄干，那么α粒子应该会毫无阻碍地穿过金箔。
然而，实际情况却并非如此。
绝大多数的α粒子都顺利地穿过了金箔，这表明原子内部大部分区域是空荡荡的。
但有一小部分α粒子发生了较大角度的偏转，甚至有极少数的α粒子被直接反弹回来。
这些实验结果得出了几个极其重要的结论。
首先，否定了“枣糕模型”。
因为如果原子内部的正电荷是均匀分布的，α粒子就不太可能发生大角度的偏转和反弹。
其次，证实了原子存在一个体积很小、但质量很大且带正电的核心——原子核。
那些发生大角度偏转和被反弹的α粒子，正是因为它们接近或者撞击到了原子核。
原子核带正电，与带正电的α粒子相互排斥，从而导致α粒子的运动轨迹发生改变。
而且，根据实验数据还可以推断出原子核的大小。
由于只有极少数α粒子发生了强烈的相互作用，这意味着原子核所占的空间极小。
进一步来说，这个实验也揭示了原子内部的电荷分布情况。
原子中的正电荷并非均匀分布在整个原子中，而是集中在原子核这个小小的区域内。
而电子则在原子核外的广大空间中围绕着原子核运动。
卢瑟福粒子散射实验的结论对于我们理解物质的微观结构具有深远的影响。
它让我们认识到原子并不是一个简单的实心球体，而是具有复杂的内部结构。
在后续的研究中，基于这个实验的结论，科学家们进一步深入探索了原子核的性质、核反应等领域。
这为核能的开发和利用提供了理论基础。
同时，这个实验也启发了人们对于微观世界中粒子相互作用的思考。
卢瑟福散射_实验报告
一、实验目的1. 验证卢瑟福散射理论，理解原子核式结构模型；2. 掌握实验装置的使用方法，学会数据处理和误差分析；3. 培养科学实验技能和团队协作能力。
二、实验原理卢瑟福散射实验是通过α粒子轰击金箔，观察α粒子在金箔后的散射情况，从而验证原子核式结构模型。
根据卢瑟福散射理论，当α粒子穿过原子时，只有当α粒子与原子核的距离小于某一特定值时，α粒子才会发生散射。
该特定值与原子核的半径有关，即r = (ke^2)/(p^2)，其中k为库仑常数，e为电子电荷，p为α粒子的动量。
三、实验仪器与材料1. 实验仪器：卢瑟福散射实验装置、α粒子源、金箔、计数器、显微镜、计算机等；2. 实验材料：金箔、α粒子源、电源、真空泵等。
四、实验步骤1. 安装实验装置，确保所有仪器连接正确；2. 将金箔固定在实验装置上，调整显微镜位置，使其与金箔垂直；3. 打开α粒子源，调整电流，使α粒子流稳定；4. 打开计数器，记录α粒子在金箔后的散射情况；5. 调整显微镜位置，观察不同角度的散射情况，记录散射角度及计数；6. 重复步骤4和5，记录多组数据；7. 关闭α粒子源，关闭电源，整理实验器材。
五、实验数据与处理1. 记录实验数据，包括散射角度、计数等；2. 利用计算机软件处理数据，计算散射角度与计数的关系；3. 对比实验数据与理论计算值，分析误差来源。
六、实验结果与分析1. 实验结果显示，绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，偏转角度很小；2. 少数α粒子发生了较大的偏转，偏转角度超过90度；3. 极少数α粒子的偏转角度超过180度，甚至被反弹回来。
根据实验结果，可以得出以下结论：1. 原子内部存在一个带正电的核，核的半径远小于原子半径；2. 原子核的质量远大于电子的质量；3. 原子核的正电荷集中在原子内部，电子围绕原子核运动。
七、误差分析1. α粒子源电流不稳定，导致α粒子流不稳定；2. 金箔厚度不均匀，导致α粒子散射角度不准确；3. 实验装置存在一定误差，如显微镜的读数误差等；4. 数据处理过程中存在舍入误差。
卢瑟福α粒子散射实验说明
卢瑟福α粒子散射实验说明卢瑟福α粒子散射实验是一项重要的实验，它为我们揭示了原子的结构和核心的组成。
在这篇文章中，我将详细介绍卢瑟福α粒子散射实验的原理和重要意义。
卢瑟福α粒子散射实验是由英国物理学家欧内斯特·卢瑟福于1911年提出并进行的。
这个实验是通过将高能的α粒子轰击金属箔来研究原子结构的。
实验装置包括一个放射性源，用于产生α粒子，以及一个金属箔片，用于散射α粒子。
通过观察散射α粒子的轨迹和偏转角度，可以推断出金属箔内部的原子结构。
卢瑟福α粒子散射实验的原理是基于电荷之间的相互作用。
在实验中，α粒子带有正电荷，而金属箔中的原子核也带有正电荷。
当α粒子与原子核相互作用时，它们之间会发生散射。
根据库仑定律，散射角度与电荷之间的相互作用力成正比。
因此，通过测量散射角度，我们可以推断出原子核的位置和电荷分布。
在卢瑟福实验中，观察到了两种不同的散射模式：散射角度较小的散射事件和散射角度较大的散射事件。
卢瑟福发现，大部分α粒子穿过金属箔而没有发生散射，只有极少部分α粒子发生大角度的散射。
这一现象无法用经典物理学解释，而需要引入新的理论。
卢瑟福根据实验结果提出了著名的卢瑟福模型，也称为太阳系模型。
根据这个模型，原子核位于原子的中心，而电子则围绕核心运动，类似于行星绕太阳运动。
这个模型解释了为什么大部分α粒子穿过金属箔而没有发生散射，因为原子核的体积非常小，而α粒子的运动轨迹离开原子核足够远。
卢瑟福α粒子散射实验对于我们理解原子结构和核物理有着重要的意义。
首先，它揭示了原子中存在着一个非常小而致密的原子核，以及围绕核心运动的电子。
其次，实验结果验证了电荷之间的库仑相互作用定律，并为后来的量子力学提供了重要的实验依据。
最后，这个实验也为核物理的发展奠定了基础，为后续的核反应和核能利用提供了重要的参考。
总结一下，卢瑟福α粒子散射实验是一项重要的实验，通过观察散射α粒子的轨迹和偏转角度，揭示了原子的结构和核心的组成。
卢瑟福的a粒子散射实验结论原理计算
卢瑟福的a粒子散射实验结论原理计算卢瑟福的α粒子散射实验是一个具有重要意义的物理实验。
该实验是由新西兰物理学家欧内斯特·卢瑟福于20世纪初进行的，实验中使用了α粒子（即氦离子或称α粒子）射向一个金属薄膜，并对散射角度和散射强度进行了观察和测量。
根据经典的电磁理论，当一个α粒子入射到坚硬物体上时，它会受到库仑力的相互作用。
根据库仑定律，这个作用力具有反比于距离的平方的关系，因此入射到金属薄膜的α粒子将会受到金属原子核的库仑力作用，与之发生散射。
卢瑟福实验的重要结论如下：1.大部分的α粒子直线穿过金属薄膜，只发生微小的散射。
这表明原子的大部分空间是由空隙构成的，因为α粒子直径比原子小得多。
2.少数的α粒子经过散射后，发现其散射角度很大。
这暗示了原子具有一个高度集中的、具有正电荷的中心区域，即原子核。
3.α粒子散射的散射角度与入射粒子的能量有关。
这表明散射的短距离库仑相互作用，与α粒子的能量相关。
根据以上结论，卢瑟福提出了最早的原子核模型，即卢瑟福散射模型。
根据该模型，原子由一个带正电荷的原子核和围绕核的负电荷电子云组成。
原子的大部分体积为空隙，几乎所有的质量都集中在原子核中。
卢瑟福散射实验结论的原理可以通过经典的库仑力和动量守恒定律来解释。
在实验中，当α粒子与金属原子核发生相互作用时，它们之间的库仑力导致了散射。
根据电磁力的方向，α粒子将会受到一个向外的力，从而发生向后的散射。
根据动量守恒定律，散射后的α粒子的动量也会改变，从而使其散射角度发生偏转。
根据电磁力的定性描述和动量守恒定律可以计算散射角度和散射强度。
实际上，卢瑟福通过对散射后α粒子的观察和测量，得出了散射角度与入射粒子能量之间的关系，并从而确定了原子核的存在。
总结起来，卢瑟福的α粒子散射实验结论揭示了原子内部结构的重要特征，尤其是原子核的存在。
这项实验在现代原子物理学的发展中具有深远意义，为原子核物理学的诞生奠定了基础，也为后来的量子力学的发展提供了重要线索。
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。
卢瑟福散射实验报告
卢瑟福散射实验报告卢瑟福散射实验报告引言：卢瑟福散射实验是物理学史上的一次重要实验，由英国物理学家欧内斯特·卢瑟福于1911年进行。
该实验通过研究金属箔对α粒子的散射现象，揭示了原子的结构和核心的存在，为后来的量子力学的发展奠定了基础。
本文将对卢瑟福散射实验进行详细的描述和分析。
实验过程：卢瑟福散射实验的装置主要由一个铅箱和一个放射性源组成。
在铅箱内部，放射性源会产生α粒子，这些粒子会被射向一个金属箔。
实验者通过观察散射后的α粒子的轨迹，来研究原子的结构。
实验结果：卢瑟福观察到，大部分的α粒子直线穿过金属箔而不发生散射，但也有一小部分α粒子发生了明显的偏转。
根据实验数据，卢瑟福提出了一个新的原子模型，即卢瑟福模型，也被称为行星模型。
根据这个模型，原子的质量主要集中在一个非常小的核心中，而电子则围绕核心运动。
实验解释：为了解释实验结果，卢瑟福提出了一个假设，即α粒子与原子核之间存在着一个非常强大的库仑力。
这个库仑力会导致α粒子受到偏转或散射。
根据库仑力的作用规律，散射角度与散射粒子的质量和速度有关。
根据实验数据的分析，卢瑟福得出了一个重要的结论：原子的核心是非常小而密集的，而电子则围绕核心运动。
卢瑟福模型的意义：卢瑟福模型的提出对于原子结构的理解起到了重要的推动作用。
它揭示了原子的核心结构，以及核心与电子之间的相互作用。
这一模型为后来量子力学的发展奠定了基础，并且对于科学家们研究原子和分子的行为和性质提供了重要的线索。
卢瑟福模型的局限性：尽管卢瑟福模型为原子结构的理解做出了重要贡献，但它也存在一些局限性。
首先，该模型没有考虑到量子力学的效应，无法解释一些微观现象。
其次，模型中的电子轨道是固定的，无法解释电子在不同能级之间跃迁的现象。
因此，后来的科学家们进一步发展了量子力学理论，提出了更为精确的原子模型。
结论：卢瑟福散射实验是物理学史上的里程碑之一，它揭示了原子的核心结构和电子的运动方式。
卢瑟福散射公式结论
卢瑟福散射公式结论卢瑟福散射实验是一种通过射入粒子束到金属箔上来研究原子核结构的方法。
实验中，卢瑟福用射电性物质铀的放射性衰变得到的α粒子作为探针粒子，通过一个小孔射向非常薄的金属箔。
借助于一块放射性屏前后的闪烁屏，科学家可以观察到α粒子在金属箔上的散射情况。
基于大量的实验数据，卢瑟福总结出以下几个重要的结论：1.大部分α粒子直线通过了金属箔。
根据经验关系，粒子的质量越大，其运动惯性越大，使得α粒子在经过金属箔的碰撞中更倾向于直线通过。
2.一小部分α粒子被金属箔散射了。
尽管只有少数几个，但卢瑟福发现这些散射事件是非常重要的。
这些散射事件表明了一种新的粒子之间的相互作用，这种相互作用是通过原子核所发生的。
3.α粒子的散射角度不均匀。
卢瑟福发现散射角度的分布是一个连续的函数，这是相对于传统的“洛雷恩兹定律”的破坏。
洛雷恩兹定律是经典物理学中与射线光学紧密相关的定律。
基于这些实验结果，卢瑟福提出了著名的卢瑟福散射公式：θ = (2πNAZze² / Kmv²) * (1 / (4πε₀)) * (1/sin²(2θ/2))其中，θ是散射角度，NA是阿伏伽德罗常数，Z是目标原子的原子序数，z是入射粒子的电荷数，e是元电荷，K是库仑电荷常数，m是入射粒子的质量，v是入射粒子的速度，ε₀是真空介电常数。
卢瑟福散射公式的推导基于一个假设：入射的α粒子与目标原子核之间的相互作用是一个库仑散射过程，这种相互作用力是一个中心力，与入射粒子和靶粒子间的距离成反比。
根据这个假设，卢瑟福运用了库仑定律、动能守恒和动量守恒等基本物理原理，得出了这一公式。
1.相对于其他轻原子核而言，重原子核对α粒子的散射更明显。
这是因为重原子核所产生的库仑散射力比较大，使得α粒子更容易改变方向而散射。
2.根据散射角度的分布情况，可以推断出目标原子核的质量和电荷分布。
这为原子核物理学的发展提供了重要线索和依据。
3.卢瑟福散射公式的推导过程中，还考虑到了散射角度与入射粒子速度的关系。
卢瑟福散射实验报告
一、实验目的1. 了解卢瑟福散射实验的基本原理和实验方法；2. 掌握实验仪器和实验步骤；3. 通过实验观察和分析，验证卢瑟福散射实验的结论，即原子具有核式结构。
二、实验原理卢瑟福散射实验是英国物理学家卢瑟福在1909年设计的一种实验，旨在验证原子结构的模型。
实验中，卢瑟福使用了一束α粒子轰击薄金属箔，通过观察α粒子的散射情况，推断出原子具有核式结构。
根据经典电磁理论，当α粒子与原子核发生碰撞时，会发生库仑散射。
根据库仑定律，散射角θ与入射角φ、α粒子的能量E和原子核的电荷量q有关。
实验中，通过改变入射角和α粒子的能量，可以观察不同角度下的散射情况，从而验证原子核的存在。
三、实验仪器与材料1. 实验仪器：α粒子源、金箔、显微镜、计数器、实验装置等；2. 实验材料：α粒子源、金箔、实验装置等。
四、实验步骤1. 将α粒子源与金箔固定在实验装置上；2. 将实验装置放入真空容器中，确保容器内无空气；3. 打开α粒子源，调整入射角φ，观察散射情况；4. 记录不同入射角下的散射数据，包括散射角度、散射强度等；5. 改变α粒子的能量E，重复步骤3和4；6. 对实验数据进行处理和分析，验证卢瑟福散射实验的结论。
五、实验结果与分析1. 实验结果显示，大部分α粒子穿过金箔，未发生偏转，表明原子内部存在较大的空间；2. 部分α粒子发生散射，且散射角度较小，表明原子内部存在微粒；3. 极少数α粒子发生大角度散射，甚至反弹回来，表明原子内部存在质量较大、带正电的微粒，即原子核。
根据实验结果，可以得出以下结论：1. 原子具有核式结构，即原子由一个重而带正电的核心和围绕其周围的带负电子的电子云组成；2. 原子核的存在是导致α粒子散射的主要原因；3. 原子核的质量和电荷量远大于电子，因此α粒子在碰撞过程中主要受到原子核的影响。
六、实验讨论1. 实验过程中，α粒子的能量和入射角对散射结果有较大影响。
能量越高、入射角越小，散射角度越小；2. 实验过程中，实验装置的真空度对实验结果有一定影响。
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卢瑟福散射实验 4
PB04210277 刘善峰
实验目的：通过卢瑟福核式模型，说明α粒子散射实验，验证卢瑟福散射理论；
并学习应用散射实验研究物质结构的方法。
实验原理: α粒子散射理论
（1）库仑散射偏转角公式
设原子核的质量为M ，具有正电荷+Ze ，并处于点O ，而质量为m ，能量为E ，电荷为2e 的α粒子以速度ν入射，
当α粒子进入原子核库仑场时，一部分动能将改变为库仑势能。
设α粒子最初的的动能和角动量分别为E 和L ，由能量和动量守恒定律可知：
⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛++⋅=••222202241
ϕπεr r m r Ze E （1） L b m mr ==•
•
νϕ2 （2）
由（1）式和（2）式可以证明α粒子的路线是双曲线，偏转角θ与瞄准距离b 有如下关系：
2
2242
Ze
Eb
ctg
πεθ
= （3） 设E Ze a 02
42πε=，则a b ctg 22=θ （4）
设靶是一个很薄的箔，厚度为t ，面积为s ，则图3.3-1中的db ds π2=，一个α粒子被一个靶原子散射到θ方向、θθd -范围内的几率,也就是α粒子打在
环ds 上的概率,即
θ
θ
θ
ππd s a s db b s ds 2
sin 82cos 223
2== (5)
若用立体角Ωd 表示, 由于
θ
θ
θ
πθ
θ
πd d d 2
cos 2
sin
42
sin 2==Ω
则
有θθ
d s d a s
ds 2
sin
1642Ω=
(6)
为求得实际的散射的α粒子数，以便与实验进行比较，还必须考虑靶上的原子数和入射的α粒子数。
由于薄箔有许多原子核,每一个原子核对应一个这样的环,若各个原子核互不遮挡,设单位体积内原子数为0N ,则体积st 内原子数为st N 0，α粒子打在这些环上的散射角均为θ，因此一个α粒子打在薄箔上，散射到θ方向且在Ωd 内的概率为
s t N s
ds
⋅0。
若单位时间有n 个α粒子垂直入射到薄箔上，则单位时间内θ方向且在Ωd 立体角内测得的α粒子为：
2
sin 424142
20200θπεΩ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛=⋅=d E Ze t nN s t N s ds
n dn （7） 经常使用的是微分散射截面公式，微分散射截面
Ω
⋅=Ωtd N n dn d d 01
)(θσ
其物理意义为，单位面积内垂直入射一个粒子（n=1）时，被这个面积内一个靶原子（10=t N ）散射到θ角附近单位立体角内的概率。
因此，
2
sin 14241)(4
2
22
00θπεθσ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛=Ω=ΩE Ze td nN dn
d d （8） 这就是著名的卢瑟福散射公式。
代入各常数值，以E 代表入射α粒子的能量，得到公式：
()
2sin 12296.142
θσ⎪⎭⎫
⎝⎛=ΩE Z d d （9）
其中，Ω
d d σ
的单位为sr mb /，E 的单位为Mev 。
卢瑟福理论的实验验证方法
为验证卢瑟福散射公式成立，即验证原子核式结构成立，实验中所用的核心 仪器为探测器。
设探测器的灵敏度面对靶所张的立体角为∆Ω，由卢瑟福散射公式可知在某段时间间隔内所观察到的α粒子总数N 应是：
T nt m Ze N 2/sin 4142
2
022
0θνπε
∆Ω⎪⎪⎭
⎫
⎝
⎛⎪⎪⎭
⎫ ⎝
⎛= （10） 式中N 为该时间T 内射到靶上的α粒子总数。
由于式中N 、∆Ω、θ等都是可测的，所以（10）式可和实验数据进行比较。
由该式可见，在θ方面上∆Ω内所观
察到的α粒子数N 与散射靶的核电荷Z 、α粒子动能2
021νm 及散射角θ等因素
都有关。
实验数据：
角度：30 35 40 45 50 55 时间：200 400 600 1000 2000 3000
No: 257 236 184 149 171 183 实验内容：
将实验数据代入公式,并进行曲线拟合，得：
50
100
150
200
250
300
B
A
28
30
32
34
36
38
40
42
44
46
48
50
52
54
56
0.5
0.60.70.80.91.0
1.11.2B
A
实验报告没写完实验结果是什么? 回答思考题。