微课程 α粒子散射实验
a粒子散射实验
a粒子散射实验揭示原子有核模型的实验。
为E.卢瑟福等人所做，又称卢瑟福a 粒子散射实验。
J.J.汤姆孙发现电子揭示了原子具有内部结构后，1903年提出原子的葡萄干圆面包模型，认为原子的正电荷和质量联系在一起均匀连续分布于原子范围，电子镶嵌在其中，可以在其平衡位置作微小振动。
1909年卢瑟福的助手H.盖革和E.马斯登在卢瑟福建议下做了a粒子散射实验，用准直的a 射线轰击厚度为微米的金箔，发现绝大多数的a粒子都照直穿过薄金箔，偏转很小，但有少数a 粒子发生角度比汤姆孙模型所预言的大得多的偏转，大约有1／8000 的a粒子偏转角大于90°，甚至观察到偏转角等于150°的散射，称大角散射，更无法用汤姆孙模型说明。
1911年卢瑟福提出原子的有核模型，与正电荷联系的质量集中在中心形成原子核，电子绕着核在核外运动，由此导出a粒子散射公式，说明了 a 粒子的大角散射。
卢瑟福的散射公式后来被盖革和马斯登改进了的实验系统地验证。
根据大角散射的数据可得出原子核的半径上限为10-14米。
此实验开创了原子结构研究的先河。
原子结构模型的演变原子结构模型是科学家根据自己的认识，对原子结构的形象描摹。
一种模型代表了人类对原子结构认识的一个阶段。
人类认识原子的历史是漫长的，也是无止境的。
下面介绍的几种原子结构模型简明形象地表示出了人类对原子结构认识逐步深化的演变过程。
道尔顿原子模型（1803 年）：原子是组成物质的基本的粒子，它们是坚实的、不可再分的实心球。
汤姆生原子模型（1904 年）：原子是一个平均分布着正电荷的粒子，其中镶嵌着许多电子，中和了正电荷，从而形成了中性原子。
卢瑟福原子模型（1911 年）：在原子的中心有一个带正电荷的核，它的质量几乎等于原子的全部质量，电子在它的周围沿着不同的轨道运转，就像行星环绕太阳运转一样。
玻尔原子模型（1913 年）：电子在原子核外空间的一定轨道上绕核做高速的圆周运动。
α粒子散射实验理论解释
α粒子散射实验理论解释
光粒子散射实验是一个部分是研究物理的重要实验方法，用来研究透射、反射和吸收行为的光的散射特性。
有两种类型的光粒子散射实验：入射的粒子散射和发射的粒子散射。
入射的粒子散射是指将光线照射到物体表面，由物体表面发射出的被散射的光线；发射的粒子散射是指将光源放置在物体表面，被散射的光线从物体出射出来。
首先，我们先从理论上说起，光粒子的理论背后的思想是，任何形式的光都可以由一系列的光粒子，即光子，由它们在时空这个三维立体空间里来回移动而产生。
，当光粒子碰到物体表面时，可能会发生反射或吸收，也可能被物体表面所吸引，这一点就像将一轻球抛入池子中一样，会发生反弹，发生折射等现象。
因此，在入射粒子散射实验中，光子照射到物体表面上，有些光子向物体表面反弹，有些光子吸收，而另一些光子仍然向前穿过，从表面发出。
所以发射的粒子散射的实验中，光源被放置在物体表面上，光子与表面的接触会造成反射，而对于光子而言，它们会带着动能向外发出，从而形成散射光。
因此，通过光粒子散射实验，我们可以清晰地了解光在施加外力下如何移动，以及光粒子在多大程度上受外界影响，这一实验也为我们的物理研究提供了很多的帮助。
试验11α粒子散射
实验1.1 α粒子散射电子被发现以后，人们普遍认识到电子是一切元素的原子的基本组成部分。
但通常情况下原子是呈电中性的，这表明原子中还有与电子的电荷等量的正电荷，所以，研究原子的结构首先要解决原子中正负电荷怎样分布的问题。
从1901年起，各国科学家提出各种不同的原子模型。
第一个比较有影响的原子模型，是J.J.汤姆逊于1904年提出“电子浸浮于均匀正电球”中的模型。
他设想，原子中正电荷与电子间的作用力以及电子与电子间的斥力的作用下浮游在球内。
这种模型被俗称为“葡萄干布丁模型”。
汤姆逊还认为，不超过某一数目的电子将对称地组成一个稳定的环或球壳；当电子的数目超过一定值时，多余电子组成新的壳层，随着电子的增多将造成结构上的周期性。
因此他设想，元素性质的周期变化或许可用这种电子分布的壳层结构作出解释。
汤姆逊的原子模型很快地被进一步的实验所否定，它不能解释α射线的大角度散射现象。
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,而且径迹偏斜了(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片斜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.1910年12月，卢瑟福对大角度散射过程的受力关系进行计算，得出一个新的原子结构设想。
经过反思索、研究，于1911年4月下旬写出论文为靶的金属箔的原子一次碰撞中改变其方向的，因此原子中有一个体积很小、质量很大的带正电荷的原子核，它对带正电荷的α粒子的很强的排斥力使粒子发生大角度偏转；原子核的体积很小，其直径约为原子直径的万分之一至十万分之一，核外是很大的空的空间，带负电的、质量比核轻得多的电子在这个空间里绕核运动，卢瑟福在论文中提出他的原子有核模型可从几个方面验证，盖革和马斯顿1912年所做的实验证实了原子核的存在。
α粒子散射实验实验报告
0.436 0.524 0.611 0.698 0.785 0.873
13 1 0 1 0 0
10 3 1 1 1 0
4 4 2 0 0 0
8 2 1 1 0 0
10 5 0 3 0 0
9 3 1 1 0 0
10 3 1 1 0 0
2．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。 原拟合公式
N P sin ( / 2)
4
（5）
N A
B sin ( / 2) C
4
（6）
图 2 探测到的粒子数平均数 N 与散射角θ的关系
五．结论与思考
1．结论 在一定程度上验证了α例子散射卢瑟福公式的正确性， 即N
1 sin ( / 2) 。
4
2．关于曲线拟合函数的说明
在拟合曲线的过程中，我先将θ以角度制表示，并增加 x 轴偏移量 A 弥补误差使得在θ=0 处取得最大值，得到图 3。红色线表示拟合的曲 线，发现其有一定的周期性，意识到应该使用弧度制。再次拟合得到图 4，发现在θ=0 处曲线无穷大，而理论上不该有这样的奇异性，因此我 更改了原拟合公式式（5） ，补上了常数 C 修正零点处奇异性。
count1 668 806 875 1020 1069 1149 1173 1190 1222 1295 1310 1275 1283 1248 1107 1184 939 811 723 612 514 382 277 250 164 148 85 40 40 31 20
count2 687 790 919 1002 1092 1188 1148 1225 1256 1284 1290 1264 1188 1236 1134 1103 919 882 697 622 501 381 279 225 176 108 82 43 43 29 25
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。
阿尔法粒子散射实验说明
阿尔法粒子散射实验说明
阿尔法粒子散射实验是一种经典的物理实验，旨在研究原子核的结构和性质。
该实验通过将高能的阿尔法粒子轰击靶核，观察散射角度和能量分布，从而推断出靶核的结构和性质。
实验原理
阿尔法粒子是一种带正电荷的粒子，由两个质子和两个中子组成。
在实验中，阿尔法粒子被加速器加速到一定的能量后，射向靶核。
当阿尔法粒子与靶核相互作用时，会发生散射现象，即阿尔法粒子的运动方向和能量发生改变。
根据散射角度和能量分布，可以推断出靶核的结构和性质。
如果靶核是均匀分布的，那么散射角度和能量分布应该是均匀的。
但是如果靶核具有一定的结构，比如说是由质子和中子组成的，那么散射角度和能量分布就会出现一些特殊的规律，从而可以推断出靶核的结构和性质。
实验步骤
阿尔法粒子散射实验的步骤如下：
1. 准备阿尔法粒子源和靶核样品。
2. 将阿尔法粒子加速到一定的能量，并射向靶核样品。
3. 观察散射角度和能量分布，并记录数据。
4. 根据数据分析，推断出靶核的结构和性质。
实验应用
阿尔法粒子散射实验在物理学和核物理学中有着广泛的应用。
它可以用来研究原子核的结构和性质，比如说原子核的大小、形状、质量和电荷分布等。
此外，阿尔法粒子散射实验还可以用来研究核反应和核能的产生和转化过程，对于核能的开发和利用具有重要的意义。
总结
阿尔法粒子散射实验是一种经典的物理实验，通过观察阿尔法粒子与靶核的相互作用，可以推断出靶核的结构和性质。
该实验在物理学和核物理学中有着广泛的应用，对于研究原子核的结构和性质，以及核能的开发和利用具有重要的意义。
α粒子散射实验说明
α粒子散射实验说明
一、α粒子具有动量
α粒子散射实验结果表明，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粒子的偏转超过90°，有的甚至几乎达到180°而被反弹回来，该实验的结果说明α粒子带有相当大的动量。
二、原子核具有强磁场
根据量子力学的不确定性原理，我们可以得知，电子在原子核外的运动轨迹并不是一个确定的圆周，而是一个接近原子核的云团，即电子云。
由于电子云中的电子具有不同的动量，它们会在原子核周围产生一个微弱的磁场。
这个微弱的磁场会对进入其中的α粒子产生影响，使其发生偏转。
因此，可以推断出原子核具有强磁场。
三、原子核的半径非常小
在α粒子散射实验中，只有极少数的α粒子发生了较大的偏转，这说明原子核的半径非常小。
因为如果原子核的半径较大，那么α粒子与原子核的相互作用就会更加频繁，导致更多的α粒子发生偏转。
而实验结果中只有极少数的α粒子发生偏转，说明原子核的半径非常小。
四、原子核具有很强的电场
在α粒子散射实验中，极少数α粒子被反弹回来，这说明原子核具有很强的电场。
因为只有在强电场的作用下，带
正电的α粒子才会被反弹回来。
这也说明原子核中的质子数越多，其电场强度就越大。
因此，可以推断出原子核具有很强的电场。
微课件程α粒子散射
电场，即原子核。
03
证明了原子核式结构模型
卢瑟福根据α粒子的散射实验结果，提出了原子核式结构模型，即原子
由带正电的原子核和带负电的电子组成，电子绕着原子核旋转。
研究展望
深入研究原子核的结构
基于α粒子散射实验的结果，未来可以进一步研究原子核 的结构，了解原子核内部粒子的排列和相互作用。
发展新的探测技术
物质成分分析
利用α粒子散射可以检测物质中的元素 成分和含量，对于地质学、考古学等领 域具有重要应用价值。
06 结论
研究总结
01
证实了汤姆逊的原子模型
通过观察α粒子在金箔上散射的轨迹，发现散射角与α粒子的能量有关，
从而证实了汤姆逊的原子模型。
02
揭示了原子核的存在
观察到大部分α粒子穿过金箔，但有些被弹回，这表明原子内部存在强
微课件程α粒子散射
目录
• 引言 • α粒子的性质 • α粒子的散射实验 • α粒子散射的物理机制 • α粒子散射的应用 • 结论
01 引言
主题介绍
微课件程α粒子散射
散射
微课件程α粒子散射是一种研究原子 和分子的结构和性质的重要实验方法。
散射是指粒子在受到其他粒子的碰撞 后改变运动方向的现象。
α粒子
利用α粒子散射可以研究化学反应的速率和机制，有助于理解和控 制化学反应过程。
气体分析
利用α粒子散射可以检测气体中各种成分的含量和分布，对于环境 监测、工业控制等领域具有实际应用价值。
在其他领域的应用
医学影像技术
利用α粒子散射可以开发出新型的医学 影像技术，如PET（正电子发射断层 扫描）等，有助于医学诊断和治疗。
当α粒子被弹回时，它受到的力是最 大的，这也是散射现象发生的原因。
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相当于氦正离子
+ +
He2+
太 阳 上 的 氦
2. 实验过程 3. 实验现象 4. 实验结论 1. 实验背景
α粒子 散射 实验
透射
散射
Scattering偏离了原Fra bibliotek的运动方向而分开
反射
2. 实验过程 3. 实验现象 4. 实验结论 1. 实验背景
2. 实验过程 3. 实验现象 4. 实验结论 1. 实验背景
1. 实验背景 . 实验结论 2. 实验过程 3. 实验现象 4
绝大多数直线穿过的α粒子 少数散射的α粒子 极少数被金箔反 射回来的α粒子 有核 +
保持原子的电中性
带负电的电子分布在原子中
1. 实验背景 2. 实验过程 3. 实验现象 4. 实验结论
卢瑟福原子模型
α粒子散射实验
又称“金箔实验”
主要内容
1. 实验背景 2. 实验过程 3. 实验现象 4. 实验结论
1. 实验背景 实验结论 2. 实验过程 3. 实验现象 4.
α粒子
散射
实验
2. 实验过程 3. 实验现象 4. 实验结论 1. 实验背景
α粒子
α粒子由两粒
散射
实验
带正电荷的质子 和两粒 中性的中子 构成，带正电荷
2. 实验过程
荧光屏及显微镜运动轨迹
真空装置
1. 实验背景. 实验结论 2. 实验过程 3. 实验现象 4
极少数被金箔 反射回来的α 粒子 绝大多数直线穿 过的α粒子 少数散射的α粒子
就像对着卷烟纸射出 一颗15英寸的炮弹， 却被反射回来的炮弹 击中一样不可思议
单次碰撞
原子质量绝大部分都集 中在一个很小的核中。
解释α粒子大角度散射现象
汤姆孙原子模型 （枣糕模型）
理论
实验
1. 实验背景 . 实验结论 2. 实验过程 3. 实验现象 4
钋Po 铅盒
检测α粒子
荧光屏及显微镜
Po发生α 衰变的容器
金箔
α粒子轰击对象，良好的延 展性，其厚度约为1nm
212
防止空气影响实验结果
1. 实验背景 实验结论 3. 实验现象 4.