微观粒子的研究是现代物理学中非常重要的分支学科。长期以来,人类一直认为原子是组成物质的最小粒子。后来汤姆逊发现了电子,认识到原子是可以再分的,并提出了原子的“枣饼”模型,即原子是一个球体,正电荷弥散均匀地分布在整个球体中卢瑟福的a粒子轰击金箔实验,电子镶嵌在其中。
1898年,卢瑟福发现了α射线。1911年,卢瑟福在曼彻斯特大学做放射性能量实验时,他与助手们发现,少量带正电的α射线粒子射向金箔时被反弹回来,这让他们十分惊奇。
“枣糕模型”
计算证明卢瑟福的a粒子轰击金箔实验,只有当带正电的球体集中了原子的大部分质量,并且其直径远小于原子直径时,才能正确解释这一难以想象的实验结果。为此,卢瑟福提出了原子的核模型:原子并非弥散均匀地分布在整个球体中,而是大部分物质集中在一个很小的中心原子核中,称为核子,电子围绕它旋转。
α粒子轰击金箔示意图
这是一个开辟新纪元的实验,是开启原子物理和原子核物理的里程碑性质的重要实验,同时他推导出一套可以用实验验证的卢瑟福散射理论。
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* 来自虚拟实验的视频