
【化】 Rutherford scattering
【醫】 rd; rutherford
blessing; good fortune
scatter; scattering
【計】 scattering
【化】 scatter; scattering
【醫】 radiation scattered; scatter; scattering
盧瑟福散射(Rutherford scattering)是原子物理學中描述帶電粒子與原子核相互作用的經典散射現象,由歐内斯特·盧瑟福于1911年通過α粒子轟擊金箔實驗首次發現。該實驗推翻了當時主流的“葡萄幹布丁”原子模型,證明了原子核的存在,并為後續量子力學的發展奠定了基礎。
物理機制
當高速α粒子(帶正電)穿過金屬薄片時,大部分粒子直接穿透,但少數粒子因與原子核(帶正電)發生庫侖斥力作用而産生大角度偏轉。散射角度θ與粒子初始動能、原子核電荷數及瞄準距離(即入射粒子與原子核的最近距離)相關。散射截面公式為:
$$
frac{dσ}{dΩ} = left( frac{Z_1 Z_2 e}{4E} right) frac{1}{sin(θ/2)}
$$
其中$Z_1$和$Z_2$分别為入射粒子和靶核的電荷數,$E$為入射粒子動能,$θ$為散射角(來源:《原子與核物理學導論》第3章)。
科學意義
盧瑟福散射是指帶正電的α粒子在原子核庫侖力作用下發生偏轉的現象,其核心揭示了原子内部存在微小而緻密的原子核。以下是詳細解釋:
盧瑟福散射是1909年盧瑟福團隊用α粒子轟擊金箔時觀察到的實驗現象。此前,湯姆遜提出的“葡萄幹布丁模型”認為原子中正電荷均勻分布,但該實驗發現少數α粒子發生大角度偏轉(甚至超過90°),推翻了這一假設。
散射角度與α粒子的入射能量、靶核電荷數及瞄準距離相關,庫侖斥力作用下偏轉公式為:
$$ theta propto frac{Ze}{E} cdot frac{1}{b} $$
其中$Z$為靶核電荷數,$E$為α粒子能量,$b$為瞄準距離。
盧瑟福散射不僅是原子核式模型的實驗基石,更推動了微觀物質研究方法的革新。更多細節可參考相關實驗文獻或權威物理教材。
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