AQA A-Level 物理/原子核的证据

考试说明

您不需要学习太多关于这方面的内容，但重要的是要了解卢瑟福散射实验的意义，如规范所述，因为第 3.8.1.1 部分涉及“对卢瑟福散射的定性研究”和“对原子核结构知识和理解如何随着时间的推移而改变的认识”。

汤姆森的原子模型

1897 年，J.J 汤姆森发现了电子，这意味着原子不可分割的模型不再有效，因为电子可以从原子本身分离出来。因此，他提出了“葡萄干布丁”模型，其中原子的主要部分是一个带正电的球体，电子像葡萄干一样嵌入布丁中。

卢瑟福散射实验

汤姆森的模型在 1909 年由欧内斯特·卢瑟福和他的两名学生进行的一项实验中被证伪。卢瑟福用一束（带正电的）α粒子轰击一层薄金箔。在围绕金箔的圆形屏幕的帮助下记录粒子的偏转角度。卢瑟福预计它们会由于原子中的电子而发生非常轻微的偏转。

然而，大多数α粒子直接穿透原子，没有发生偏转，而一小部分粒子发生大角度偏转。这使卢瑟福得出了一些结论。

• 原子大部分是空的空间，因为大多数α粒子直接穿透。
• 原子中心必须存在一个带正电的原子核，因为带正电的α粒子大部分发生大角度偏转。这也意味着与周围的空的空间相比，原子核必须非常小。
• 由于动量守恒，原子核必须具有很大的质量才能以高速偏转α粒子。