论述卢瑟福的α粒子散射实验如何确认了原子核结构模型资料 - 图文

论述卢瑟福的α粒子散射实验如何确认了

原子核结构模型

黄啸天 2012213734 数学物理交叉班

我是通过三个方面来阐述的：

（一）原子内部的电荷分布情况，两种模型的建立。 （二）α粒子散射实验的一些计算。 （三）α粒子散射实验的一些理论解释。

1.首先，有个前期的背景，卢瑟福的老师汤姆森提出了第一个原子模型，“枣糕”模型：原子中的正电荷是有一个均匀体密度ρ，分布于一个大小等于原子的球内（原子半径约为

10-10m），电子就是一颗一颗地对称地嵌在该球的不同位置，

并以各自不同的频率在振动，辐射电磁波的一个模型。 2.卢瑟福的α粒子散射实验是主要为了检验汤姆森的模型的正确性。实验表明绝大多数α粒子被靶金属散射时候，只有微小的偏转，大概只有2~3左右，这是比较吻合汤姆森模

0?90型的，但是有大概8000分之一的α粒子偏转角度大于

00甚至有的接近180，这个用汤姆森模型就解释不通了。因为在汤姆森模型假设下，根据计算原子中的电子对α粒子的作

00.0157用，最多只能使α粒子发生的偏转，不能显著改变α

0粒子的方向。如果偏转主要由于内部正电荷引起，可是按照汤姆森模型计算α粒子斥力极小，其引起的偏转角?最大不超过0.026，无法使α粒子产生大角度散射，所以汤姆森的

0模型无法解释这一大角散射现象，所以模型的正确性引起了很大质疑。 下面是具体计算：

3. 其实又通过计算数量级，可知要产生大角散射，汤姆森原子模型的正电荷部分要小到10?14m数量级，但是原子的数量级又是10-10m，显然是和汤姆森模型相悖的，所以卢瑟福提出了一种新的原子模型（行星轨道模型）：正电荷质量集中早很小的核心体积里，且质量集中在原子核内部，带负电的电子则在和原子大小同数量级的轨道上做绕核转动。 4.卢瑟福原子模型可以对于α粒子的大角度散射做出合理解释，按照卢瑟福模型，当α粒子距离靶原子中心r(0?r??)时

12Ze2候，所受的斥力是F卢?,所以只要r足够小的时候，

4??0r2α粒子所受斥力足以使α粒子产生大角散射。 可以建立一个散射模型：