史上最美的物理实验——卢瑟福的α粒子散射实验

史上最美的物理实验
——卢瑟福的α粒子散射实验

朱亚红

(江苏省苏州市平江中学校，江苏苏州215000)

欧内斯特·卢瑟福(Ernest Rutherford,1871～1937)新西兰著名物理学家，原子核物理学之父

1897年J.J.汤姆孙发现了电子，打破了原子不可分的神话，揭示原子也有内部结构，1904年他提出了“葡萄干布丁”模型.1907年卢瑟福领导了曼彻斯特大学的一个实验室，用α粒子作为炮弹去轰击各种原子的研究，以探索原子的内部结构.起初卢瑟福也是其恩师的原子模型的拥戴者，在他的指导下，其助手盖革仔细测量过α粒子轰击重金属薄片的散射情况，“发现散射一般很小，大约1度”，显然符合J.J.汤姆逊模型.转机出现在1909年，卢瑟福考虑让青年学生马斯顿进行一项小型课题研究，观察α粒子能否出现大角散射.马斯顿干得非常出色，后来盖革也参与进来，两三天后，他们告诉卢瑟福：已经能使一些α粒子反向了.

对于实验中发现的α粒子反常散射现象，卢瑟福思索了很长时间，后来他回忆道：“这是我一生中从未碰到过的最难以置信的事，就好比你对准一张薄纸发射了一发15英寸的炮弹，它竟被弹了回来并且打在了你自己身上.经过思考，我认为这种反向散射一定是一次碰撞的结果.我在计算时发现，除非在这个系统中原子的大部分质量集中在一个微小的核上，否则就不可能获得这种数量级的结果.也就在那时，我产生了一个想法，即原子具有一个重的带电荷的微小的中心.”经过严谨的理论推导，他于1911年提出了原子的核式结构模型：所有正电荷和几乎全部原子质量都集中在原子中心的一个非常小的体积内，这就是原子核，原子中的电子是在核周围绕核运动.

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