江苏成考高起本物理--原子的核式结构

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　　1909~1911年，英国的物理学家卢瑟福和他的助手做了用α粒子轰击金箔的实验，根据实验现象，他们否定了汤姆孙的“枣糕”式原子模型，同时卢瑟福提出了原子的核式结构。

　　1.α粒子的散射实验

　　α粒子的散射实验如图5.1-1所示，用α粒子流轰击金属箔(F)，经M过金属箔后射出的α粒子偏离了原来的入射方向，发生了散射现象。在实验中用探测器(M)测量α粒子散射后在各个方向上的粒子数。

　　实验表明：大多数α粒子经金属箔后沿原来的方向前进，少数α粒子发生较大的偏转，有极少数的α粒子的偏转角超过90°，个别的偏转角几乎达到180°，与原来的入射方向相反。

　　α粒子的能量较大，它可以穿过金属箔中的原子的内部，在原子内部的作用下发生散射，因此α粒子的散射情形与原子的结构有关，它是探索原子结构的一种途径。

　　2.原子的核式结构

　　卢瑟福根据α粒子的散射现象提出了原子的核式结构：原子的中心有一个很小的原子核，它的直径的数量级为10¯¹⁵m，约为原子直径数量级的十万分之一。原子核的质量几乎等于原子的全部质量。带负电的电子在原子核外绕核旋转。原子核所带的正电荷数等于核外电子的电荷数，因此整个原子的总电荷量为零。

　　氢原子是最简单的原子，它的原子核带一个单位的正电荷(即基本电荷e=1.6×10¯¹⁹C)，核外只有一个电子绕原子核旋转。

　　根据原子的核式模型可以满意地解释α粒子散射的实验现象。α粒子是带正电的粒子，当它进入原子内部时将受到带正电的原子核的库仑斥力作用，这个力使α粒子的运动方向发生偏转，出现散射现象，根据卢瑟福的原子模型，原子核很小，因此大多数α粒子进入原子内离原子核的距离较大，它们受到的库仑斥力很小，它们运动方向的偏转也很小，几乎沿原来的方向前进，对于少数能够进人到距原子核很近的α粒子，将受到较大的库仑斥力作用，发生较大的偏转。个别的α粒子正对着原子核射人，它在库仑斥力的作用下，最终沿反方向射出，偏转角达到180°。根据卢瑟福的原子核式模型，可以从理论上推得α粒子散射后沿各个方向上粒子数分布的公式。这个公式与实验测得的结果符合。

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