史上最美的物理實(shí)驗(yàn)——盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)

史上最美的物理實(shí)驗(yàn)
——盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)

朱亞紅

(江蘇省蘇州市平江中學(xué)校，江蘇蘇州215000)

歐內(nèi)斯特·盧瑟福(Ernest Rutherford,1871～1937)新西蘭著名物理學(xué)家，原子核物理學(xué)之父

1897年J.J.湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電子，打破了原子不可分的神話，揭示原子也有內(nèi)部結(jié)構(gòu)，1904年他提出了“葡萄干布丁”模型.1907年盧瑟福領(lǐng)導(dǎo)了曼徹斯特大學(xué)的一個(gè)實(shí)驗(yàn)室，用α粒子作為炮彈去轟擊各種原子的研究，以探索原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu).起初盧瑟福也是其恩師的原子模型的擁戴者，在他的指導(dǎo)下，其助手蓋革仔細(xì)測(cè)量過α粒子轟擊重金屬薄片的散射情況，“發(fā)現(xiàn)散射一般很小，大約1度”，顯然符合J.J.湯姆遜模型.轉(zhuǎn)機(jī)出現(xiàn)在1909年，盧瑟福考慮讓青年學(xué)生馬斯頓進(jìn)行一項(xiàng)小型課題研究，觀察α粒子能否出現(xiàn)大角散射.馬斯頓干得非常出色，后來蓋革也參與進(jìn)來，兩三天后，他們告訴盧瑟福：已經(jīng)能使一些α粒子反向了.

對(duì)于實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的α粒子反常散射現(xiàn)象，盧瑟福思索了很長(zhǎng)時(shí)間，后來他回憶道：“這是我一生中從未碰到過的最難以置信的事，就好比你對(duì)準(zhǔn)一張薄紙發(fā)射了一發(fā)15英寸的炮彈，它竟被彈了回來并且打在了你自己身上.經(jīng)過思考，我認(rèn)為這種反向散射一定是一次碰撞的結(jié)果.我在計(jì)算時(shí)發(fā)現(xiàn)，除非在這個(gè)系統(tǒng)中原子的大部分質(zhì)量集中在一個(gè)微小的核上，否則就不可能獲得這種數(shù)量級(jí)的結(jié)果.也就在那時(shí)，我產(chǎn)生了一個(gè)想法，即原子具有一個(gè)重的帶電荷的微小的中心.”經(jīng)過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦碚撏茖?dǎo)，他于1911年提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型：所有正電荷和幾乎全部原子質(zhì)量都集中在原子中心的一個(gè)非常小的體積內(nèi)，這就是原子核，原子中的電子是在核周圍繞核運(yùn)動(dòng).

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