盧瑟福α散射實驗英文解釋翻譯、盧瑟福α散射實驗的近義詞、反義詞、例句

英語翻譯：

【化】 Rutherford-alpha-particle scattering experiment

分詞翻譯：

福的英語翻譯：

blessing; good fortune

散射的英語翻譯：

scatter; scattering
【計】 scattering
【化】 scatter; scattering
【醫】 radiation scattered; scatter; scattering

實驗的英語翻譯：

experiment; experimentation; test
【化】 experiment; experimentation
【醫】 experiment

專業解析

盧瑟福α散射實驗（Rutherford's alpha particle scattering experiment）是原子物理學領域的裡程碑式研究，由英國物理學家歐内斯特·盧瑟福（Ernest Rutherford）與其學生漢斯·蓋革（Hans Geiger）和歐内斯特·馬斯登（Ernest Marsden）于1909年共同完成。該實驗通過向極薄的金箔發射帶正電的α粒子（alpha particles），觀測其散射軌迹，首次揭示了原子内部存在高密度、小體積的原子核結構。

實驗中，α粒子（氦原子核，符號為He²⁺）以高速撞擊金箔。根據當時主流的湯姆遜原子模型（Thomson's plum pudding model），預期α粒子應均勻偏轉。然而實際觀測顯示，約1/8000的α粒子發生超過90°的大角度偏轉，甚至出現180°的逆向反彈。這一反常現象被盧瑟福稱為“如同用15英寸炮彈轟擊一張紙，炮彈卻反彈回來”。

實驗結論可通過公式定量描述： $$ N(theta) propto frac{1}{sin(theta/2)} $$ 其中$N(theta)$表示散射角為$theta$的α粒子數量。該公式驗證了庫侖斥力作用下的散射規律，證明原子質量集中于半徑約$10^{-15}$米的核内，推翻原有模型并建立盧瑟福核式原子模型（nuclear model of the atom）。

該實驗為量子力學發展奠定基礎，直接啟發了玻爾原子模型的提出，被《自然》期刊評為“改變人類認知的十大實驗”之一。其核心原理至今應用于材料分析技術，如盧瑟福背散射譜（Rutherford Backscattering Spectrometry）。

網絡擴展解釋

盧瑟福的α粒子散射實驗（又稱金箔實驗）是1909年由漢斯·蓋革和恩斯特·馬斯登在盧瑟福指導下完成的，旨在探索原子内部結構。以下是實驗的核心内容及意義：

實驗背景

湯姆生模型的局限：此前，湯姆生提出“葡萄幹面包模型”，認為原子中正電荷均勻分布，電子鑲嵌其中。但該模型無法解釋實驗中α粒子的大角度偏轉現象。
實驗目的：通過觀察α粒子穿過金屬箔後的散射情況，推斷原子内部結構。

實驗過程

裝置與材料：用放射性物質發射高速α粒子（帶正電的氦核），轟擊極薄的金箔（厚度約微米級）。
觀測方法：通過熒光屏記錄α粒子的散射方向和比例。

實驗結果

絕大多數α粒子（約99.9%）直接穿過金箔，方向幾乎不變。
少數α粒子（約0.1%）發生較大角度偏轉。
極個别α粒子（約1/8000）偏轉角度超過90°，甚至被反彈。

實驗解釋

原子核的存在：大角度偏轉表明原子中存在一個極小但質量極大的核心（原子核），集中了原子的全部正電荷和幾乎全部質量。
原子内部空曠：絕大多數α粒子未偏轉，說明原子核體積極小，原子内部大部分是空的空間。
庫侖斥力作用：α粒子偏轉是由于與原子核之間的庫侖斥力，而非電子作用（電子質量極小，影響可忽略）。

實驗意義

推翻舊模型：否定了湯姆生的均勻分布模型，提出核式結構模型，即原子由原子核和繞核運動的電子組成。
奠定現代原子理論：為後續量子力學和原子物理學的發展提供了實驗基礎。

公式補充

散射角度與原子核電荷量（$Z$）、α粒子動能（$E_k$）及瞄準距離（$b$）的關系為：
$$ theta propto frac{Z}{E_k cdot b} $$
（公式來源于盧瑟福散射理論推導）

如需更完整信息，可參考實驗原始論文或教材中的核式結構模型章節。