
【化】 Rutherford scattering
【医】 rd; rutherford
blessing; good fortune
scatter; scattering
【计】 scattering
【化】 scatter; scattering
【医】 radiation scattered; scatter; scattering
卢瑟福散射(Rutherford scattering)是原子物理学中描述带电粒子与原子核相互作用的经典散射现象,由欧内斯特·卢瑟福于1911年通过α粒子轰击金箔实验首次发现。该实验推翻了当时主流的“葡萄干布丁”原子模型,证明了原子核的存在,并为后续量子力学的发展奠定了基础。
物理机制
当高速α粒子(带正电)穿过金属薄片时,大部分粒子直接穿透,但少数粒子因与原子核(带正电)发生库仑斥力作用而产生大角度偏转。散射角度θ与粒子初始动能、原子核电荷数及瞄准距离(即入射粒子与原子核的最近距离)相关。散射截面公式为:
$$
frac{dσ}{dΩ} = left( frac{Z_1 Z_2 e}{4E} right) frac{1}{sin(θ/2)}
$$
其中$Z_1$和$Z_2$分别为入射粒子和靶核的电荷数,$E$为入射粒子动能,$θ$为散射角(来源:《原子与核物理学导论》第3章)。
科学意义
卢瑟福散射是指带正电的α粒子在原子核库仑力作用下发生偏转的现象,其核心揭示了原子内部存在微小而致密的原子核。以下是详细解释:
卢瑟福散射是1909年卢瑟福团队用α粒子轰击金箔时观察到的实验现象。此前,汤姆逊提出的“葡萄干布丁模型”认为原子中正电荷均匀分布,但该实验发现少数α粒子发生大角度偏转(甚至超过90°),推翻了这一假设。
散射角度与α粒子的入射能量、靶核电荷数及瞄准距离相关,库仑斥力作用下偏转公式为:
$$ theta propto frac{Ze}{E} cdot frac{1}{b} $$
其中$Z$为靶核电荷数,$E$为α粒子能量,$b$为瞄准距离。
卢瑟福散射不仅是原子核式模型的实验基石,更推动了微观物质研究方法的革新。更多细节可参考相关实验文献或权威物理教材。
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