卢瑟福散射实验报告
卢瑟福散射实验 (16)
卢瑟福散射实验（实验报告）卢瑟福散射实验是近代物理科学发展史中最重要的实验之一。
在1897年汤姆逊（J.J.Thomson）测定电子的荷质比，提出了原子模型，他认为原子中的正电荷分布在整个原子空间，即在一个半径R≈10-10m区间，电子则嵌在布满正电荷的球内。
电子处在平衡位置上作简谐振动，从而发出特定频率的电磁波。
简单的估算可以给出辐射频率约在紫外和可见光区，因此能定性地解释原子的辐射特性。
但是很快卢瑟福（E.Rutherford）等人的实验否定这一模型。
1909年卢瑟福和他的助手盖革（H.Geiger）及学生马斯登（E.Marsden）在做α粒子和薄箔散射实验时观察到绝大部分α粒子几乎是直接穿过铂箔，但偶然有大约1/800α粒子发生散射角大于900。
这一实验结果当时在英国被公认的汤姆逊原子模型根本无法解释。
在汤姆逊模型中正电荷分布于整个原子，根据对库仑力的分析，α粒子离球心越近，所受库仑力越小，而在原子外，原子是中性的，α粒子和原子间几乎没有相互作用力。
在球面上库仑力最大，也不可能发生大角度散射。
卢瑟福等人经过两年的分析，于1911年提出原子的核式模型，原子中的正电荷集中在原子中心很小的区域内，而且原子的全部质量也集中在这个区域内。
原子核的半径近似为10－15m，约为原子半径的千万分之一。
卢瑟福散射实验确立了原子的核式结构，为现代物理的发展奠定了基石。
一、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。
二、实验原理：现从卢瑟福核式模型出发，先求α粒子散射中的偏转角公式，再求α粒子散射公式。
1．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，在原子核的质量比α粒子的质量大得多的情况下，可以认为前者不会被推动，α粒子则受库仑力的作用而改变了运动的方向，偏转θ角，如图3.3-1所示。
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。
卢瑟福的α粒子散射实验观察和结论
卢瑟福的α粒子散射实验观察和结论卢瑟福的α粒子散射实验观察和结论导言卢瑟福的α粒子散射实验是物理学史上具有里程碑意义的实验之一。
通过此实验，卢瑟福成功地证实了原子结构的基本概念，并揭示了原子核的存在。
本文将探讨卢瑟福的α粒子散射实验的观察结果和结论，并分享我对此实验的观点和理解。
1. 实验背景卢瑟福的α粒子散射实验于1911年进行，当时科学界对原子结构的理解还较为模糊。
卢瑟福希望通过实验来验证当时流行的“杜尔文模型”，即认为原子是由带正电的球体（原子核）和带负电的电子云组成的。
他选择使用α粒子（带有两个负电荷的氦离子）作为入射粒子，通过散射角度的观察来揭示原子的内部结构。
2. 实验过程卢瑟福将一束经过加速的α粒子照射到薄金属箔上，并在周围布置了一个荧光屏。
通过观察荧光屏上出现的散射点和角度，卢瑟福记录下了大量实验数据。
3. 实验观察结果卢瑟福的实验观察结果出人意料，与当时的预期相去甚远：(1) 大多数α粒子出射角度很小，接近与入射方向一致；(2) 一小部分α粒子发生明显的偏转，出射角度远离入射方向；(3) 极少数α粒子甚至发生180度的反向散射，返回入射方向。
4. 实验结论基于上述观察结果，卢瑟福得出了以下结论：(1) 原子具有较大的空隙，大部分α粒子可以直接穿过原子而不发生散射；(2) 原子中存在带正电的原子核，同时带负电的电子云位于其周围；(3) 发生明显偏转的α粒子与正电荷较大的原子核发生了相互作用；(4) 散射角度与入射粒子的能量和散射物质的原子核正电荷有关。
5. 对实验的观点和理解卢瑟福的α粒子散射实验提供了直接证据，证明了历史上首次提出的原子核模型。
此模型认为原子核位于原子的中心，其中带有正电荷，并且占据了大部分原子的质量。
这个实验打破了当时流行的汤姆孙模型，即认为原子是由均匀分布的正负电荷所组成。
对于实验的观察结果，我认为其中最令人震惊的是极少数α粒子的180度反向散射。
这意味着原子核的大小远远小于原子的整体大小，同时具有较大的正电荷。
卢瑟福的粒子散射实验
欧内斯特·卢瑟福(Ernest 欧内斯特·卢瑟福(Ernest Rutherford, 1871—1937) 1871— 英国物理学家，1908年度诺 英国物理学家，1908年度诺 贝尔化学奖的获得者。 卢瑟福是二十世纪最伟大的 实验物理学家之一， 实验物理学家之一，在放射性 和原子结构等方面， 和原子结构等方面，都做出了 重大的贡献。 重大的贡献。 卢瑟福被称为近代原子核物理 学之父。 学之父。
为了避免粒子和空气中的原子碰撞而影响实验结果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实验结果表明绝大多数粒子穿过金箔后仍沿原来的方粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进但有少数向前进但有少数粒子发生了较大的偏转并有极少数粒子发生了较大的偏转并有极少数粒子的偏转超过粒子的偏转超过9090有的甚至几乎达到有的甚至几乎达到180180而被反弹而被反弹回来这就是回来这就是粒子的散射现象
卢瑟福提出的原子结构的行星模型
卢瑟福的α 卢瑟福的α粒子散射实验
α粒子散射实验，又称金箔实验或卢瑟福α粒子散射实 粒子散射实验，又称金箔实验或卢瑟福α 验[1]。是1909年汉斯·盖革和恩斯特·马斯登在欧内斯 [1]。是1909年汉斯·盖革和恩斯特· 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 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 束很细的射线射到金箔上。当α粒子穿过金箔后，射到荧 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 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 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 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° 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 回来，这就是α粒子的散射现象。
卢瑟福的α粒子散射实验结论
卢瑟福的α粒子散射实验结论1. 实验背景说起卢瑟福，那可真是个了不起的科学家，咱们今天要聊的就是他那经典的α粒子散射实验。
大约在1911年，这位大名鼎鼎的物理学家在研究原子结构时，做了个大胆的实验。
想象一下，那个时候，科学界对原子内部的构造可谓是一头雾水，搞得像是在摸黑走路。
卢瑟福和他的团队决定用α粒子，也就是一种带正电的粒子，来探探原子里到底藏了些什么东西。
真是敢为人先啊！实验的过程其实挺简单的。
他们把α粒子从放射性元素发射出来，然后让这些粒子撞击一层极薄的金箔。
金箔薄得就像是纸一样，几乎可以用手指捅破。
接着，卢瑟福用荧光屏观察这些α粒子是怎么散射的。
这里面可有不少戏剧性的时刻，就像一场精彩的表演。
2. 实验结果2.1 意外的发现好吧，结果真是让人瞠目结舌！大部分的α粒子都是笔直穿过金箔的，仿佛金箔根本就不存在。
但有一小部分的粒子却偏偏改变了方向，有的甚至反弹回来，简直像是看见了鬼。
卢瑟福当时一定觉得，哎呀，怎么回事呢？难道原子内部隐藏着什么秘密？这可真是让人百思不得其解。
2.2 原子模型的重构经过一番深入思考，卢瑟福得出一个惊人的结论：原子并不是一团糟的“梅花”，而是有着明确结构的。
他提出，原子里有一个非常小且密集的“原子核”，而α粒子反弹就是因为碰到了这个“核”。
这个核是正电的，周围则是负电的电子在转啊转，真是一个小宇宙！这不禁让人想起一句话：外表光鲜，内里却是别有洞天。
3. 实验的意义3.1 对科学界的影响卢瑟福的发现简直就是科学界的一场地震，彻底颠覆了之前的“汤姆逊的葡萄干布丁模型”。
他这一理论，不但让大家看到了原子的真实结构，还为后来的科学研究铺平了道路。
原子核的概念后来成了核物理学的基石，简直是功德无量。
3.2 对日常生活的启示你可能会问，这跟我们日常生活有什么关系呢？其实，卢瑟福的实验提醒我们，很多时候，表象并不代表真相。
就像我们看到的一个人，可能外表光鲜亮丽，内心却藏着故事。
所以，别轻易下结论，要多观察，多思考！另外，卢瑟福的好奇心也是我们每个人都应该学习的。
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。
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。
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实验报告陈杨PB05210097 物理二班实验题目:卢瑟福散射实验实验目的:1.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；2.并学习应用散射实验研究物质结构的方法。
实验原理:现从卢瑟福核式模型出发，先求α粒子散射中的偏转角公式，再求α粒子散射公式。
1.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，在原子核的质量比α粒子的质量大得多的情况下，可以认为前者不会被推动，α粒子则受库仑力的作用而改变了运动的方向，偏转θ角，如图3.3-1所示。
图中ν是α粒子原来的速度，b是原子核离α粒子原运动径的延长线的垂直距离，即入射粒子与原子核无作用时的最小直线距离，称为瞄准距离。
图3.3-1 α粒子在原子核的库仑场中路径的偏转当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：⎪⎪⎭⎫⎝⎛++⋅=••222202241ϕπεr 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：202242Ze Ebctgπεθ= （3）设E Ze a 0242πε=，则 a bctg22=θ（4）这就是库仑散射偏转角公式。
（2）卢瑟福散射公式在上述库仑散射偏转公式中有一个实验中无法测量的参数b ，因此必须设法寻找一个可测量的量代替参数b 的测量。
事实上，某个α粒子与原子散射的瞄准距离可大，可小，但是大量α粒子散射都具有一定的统计规律。
由散射公式（4）可见，θ与b 有对应关系，b 大，θ就小，如图3.3-2所示。
那些瞄准距离在b 到db b +之间的α粒子，经散射后必定向θ到θθd -之间的角度散出。
因此，凡通过图中所示以b 为内半径，以db b +为外半径的那个环形ds 的α粒子，必定散射到角θ到θθd -之间的一个空间圆锥体内。
图3.3-2 α粒子的散射角与瞄准距离和关系设靶是一个很薄的箔，厚度为t ，面积为s ，则图3.3-1中的dbds 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θθθππd s a s db b s ds 2sin 82cos 2232== (5)若用立体角Ωd 表示,由于θθθπθθπd d d 2cos 2sin42sin 2==Ωθθd s d a sds 2sin1642Ω= (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stN 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st 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：2sin 42414220200θπεΩ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⋅=d E Ze t nN s t N s dsn 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，2sin 14241)(422200θπεθσ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=Ω=ΩE Ze td nN dnd 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 12296.142θσ⎪⎭⎫⎝⎛=ΩE Z d d （9）其中，Ωd d σ的单位为sr mb /，E 的单位为Mev 。
2.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：Tnt m Ze N 2/sin 414220220θνπε∆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221νm 及散射角θ等因素都有关。
对卢瑟福散射公式（9）或（10），可以从以下几个方面加以验证。
（1） 固定散射角，改变金靶的厚度，验证散射计数率与靶厚度的线性关系t N ∝。
（2） 更换α粒子源以改变α粒子能量，验证散射计数率与α粒子能量的平方反比关系21E N ∝。
（3） 改变散射角，验证散射计数率与散射角的关系2sin 14θ∝N 。
这是卢瑟福散射击中最突出和最重要的特征。
（4） 固定散射角，使用厚度相等而材料不同的散射靶，验证散射计数率与靶材料核电荷数的平方关系2Z N ∝。
由于很难找到厚度相同的散射靶，而且需要对原子数密度n 进行修正，这一实验内容的难度较大。
本实验中，只涉及到第（3）方面的实验内容，这是对卢瑟福散射理论最有力的验证。
3．卢瑟福散射实验装置卢瑟福散射实验装置包括散射真空室部分、电子学系统部分和步进电机的控制系统部分。
实验装置的机械结构如图3.3-3所示。
图3.3-3 卢瑟福散射实验装置的机械结构 （1）散射真空室的结构散射真空室中主要包括有α放射源、散射样品台、α粒子探测器、步进电机及转动机构等。
放射源为m A 241或u P 238源，m A 241源主要的α粒子能量为eV M 486.5，u P 238源主要的α粒子能量为eV M 499.5。
（2）电子学系统结构为测量α粒子的微分散射截面，由式（9），需测量在不同角度出射α粒子的计数率。
所用的α粒子探测器为金硅面垒Si(Au) 探测器，α粒子探测系统还包括电荷灵敏前置放大器、主放大器、计数器、探测器偏置电源、NIM 机箱与低压电源等。
（3）步进电机及其控制系统在实验过程中，需在真空条件下测量不同散射角的出射α粒子计数率，这样就需要经常地变换散射角度。
在本实验装置中利用步进电机来控制散射角θ，可使实验过程变得极为方便。
不用每测量一个角度的数据便打开真空室转换角度，只需在真空室外控制步进电机转动相应的角度即可；此外，由于步进电机具有定位准确的特性，简单的开环控制即可达到所需精确的控制。
实验内容：1．实验数据及其分析(1)寻找θ=0的物理位置在寻找0度的位置之前,先打开实验装置的顶盖,大概让放射源对准探测器,然后盖上顶盖,一个人用力压住顶盖,另一人打开真空泵,大概压住20~30秒后,顶盖无法推开时,可认为没有漏气现象.之后开始在正负五度之间找θ=0的物理位置.以下为显示的度数和两秒钟测得的粒子数:由上表可见,在仪器显示的θ=0的位置粒子数最大,即我们要找的θ=0的物理位置.θ/o子个数N/1s-4sin2kθ=/310-N*k/310-kg*m/s30 230 200 1.150 4.487 5.160 35 258 400 0.645 8.176 5.274 40 232 600 0.387 13.684 5.300 45 215 1000 0.215 21.447 4.611 50 316 2000 0.158 31.900 5.0402.为了便于分析这些数据，数据由Origin分析得到图像：(1) 在y轴大尺度下的pθ-曲线:可见在θ=45度时,有较大的偏差,为了实验结果的精确,舍去该点,然后做图如下:(2)在y轴精细尺度下的pθ-曲线：(3)由表格做出Nθ=曲线：(4)综合有关条件，做出41Nθ--曲线：(sin)2以下为用Origin线性拟合的数据：[2007/4/5 19:59 "/Graph4" (2454195)] Linear Regression for Data1_E:Y = A + B * XParameter Value Error------------------------------------------------------------A -0.00802 0.01308B 0.00523 1.08172E-4------------------------------------------------------------ R SD N P------------------------------------------------------------ 0.99936 0.01672 5 <0.0001------------------------------------------------------------由线性拟合相关系数R=0.99936可知，非常接近于1,可见41(sin )2N θ-正比于，基本上为一常数。
3.结果及误差分析：可见以上得到的数据和由Origin 得到的图象，都有力地验证了卢瑟福公式，验证了散射计数率与散射角的关系,也验证了4sin ()2N θ为一常数。
当然在排除了较大误差的情况下。
本试验在45度出现了一个较大误差，愿意可能是阈值选得太低，即在实验中数据的波动性会增大。
4.思考题(1)根据卢瑟福公式)2(sin 4θN 应为常数，本实验的结果有偏差吗？试分析原因。
答：本试验的结果有一些偏差，原因如下：1.在小角度条件下，由于有多层散射物，造成α粒子的二次甚至多次散射，这应该是造成实验误差的最大原因。
2.在调电机的过程中，由于电机转动度数的不精确，θ=0确定只是近似的而不可能绝对的准确。
3.实验中选取在不同角度下接受粒子的时间尺度随偏离角度增大而增大，目的是为了减小误差，但时间又不可能趋于无穷大，故总共接受的粒子数会有一定的偏差。
4.阈值太低，有可能把一些杂散信号也计数；阙值太高，则相反。
5.由于是用手压住来抽气，难免会有漏气现象，即使有头发丝大小的气孔，也会影响实验的真空度。
6.所用的仪器有一定误差。
这些误差是难免的。