α粒子

α粒子散射实验

α粒子 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（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偏斜了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。

实验结果：

1907-1908年间，在卢瑟福指导下盖革也进行了α粒子散射实验研究，发现α粒子射入金属箔时散射角与材料的厚度和原子量有关；又发现大多数粒子散射角度很小，但有少数α 粒子偏角很大。卢瑟福敏锐地认识到精确地观察大角度α 粒子散射对于了解原子内部的电场和结构非常重要，在卢瑟福的指导下，盖革和青年研究生马斯登（Sir Ernest Marsden.1889-?）于1909年3月用镭作放射源，进行α 粒子穿射金属箔（先后用了金箔和铝箔）的实验，精心测量极少的大角度散射粒子。结果发现约有八千分之一的入射α粒子发生大角度偏转，偏转角平均为90°，其中有的甚至反弹回来，α粒子的这种反常的散射现象，使卢瑟福十分惊讶，虽然他事前对大角度散射做过一些推测。多年以后，在1925年的一次讲演中曾讲到1909年3月这次实验后的心情。他说：“如果将一张金叶放一束α 射线的径迹上，某些射线进入金的原子并被散射，那只是所期望的。但是，一种明显而未料想到的观察是一些快速的α粒子的速度和能量之大，那是一张极其惊人的结果。……正好像一个炮手将一颗炮强射在一张纸上，而由于某种其他原因弹头再弹回来一样。”在卢瑟福的指导下，盖革和马斯登对实验进行总结并写成论文，交英国皇家学会发表。卢瑟福认为:绝大部分α粒子能直接穿过金箔，说明原子一定是中空的，极少数的α粒子能被金箔偏转，有的还被直接弹了回来，那就说明原子中存在着很小的带正电的核。通过对电荷，质量和偏转角度等的运算，1911年提出了原子结构的行星模型。即原子是由带正电的质量很集中的很小的原子核和在它周围运动着的带负电的电子组成的，就像行星绕太阳运转一样的一个体系。^[3]