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即正在进入金属箔的统一端

发布日期:2019-11-15 来源:未知 点击:

  卢瑟福发觉,当用连续串α粒子轰击金属箔(如金箔)时,那些川流不息的α粒子束中的大部门粒子都毫无障碍地通过了金属箔,仍沿着本来行进的标的目的向前挪动,这和其他物理学审所得的尝试成果没有什么区别。如用他教员汤姆逊的原子模子来注释,申明正在金属原子中质量很小的电子是无法质量比它大七千多倍的α粒子通过的。这就仿佛电子被α粒子挤正在一旁,腾出通道好让α粒子穿过。即便原子中带正电的从体部门,似乎也并不坚硬,挡不住α粒子的去。这只能申明,原子中的绝大部门必然是空地。假如金属原子是实心的或根基上是实心的,那么即便是最薄的金属箔也会盖住大部门α粒子或使它们中的大大都改变标的目的。

  其时,卢瑟福的尝试安拆是比力简单的。他操纵英国曼彻斯特大学所仅有的20毫克纯溴化镭,加上从维也纳奥地利科学院借来的350毫克镭盐构成α粒子发射源。同他一路进行α粒子散射研究的还有他的优良帮手物理学家汉斯·盖革博士。他们的尝试安拆如图所示。

  从尝试成果阐发中,卢瑟福曾经认识到这些“射气”取原物质的原子分歧,是一种新的化学元素的原子。它和各类化学试剂不发生任何感化,故是一种惰性气体(即氡气),由此卢瑟福提出了第一篇成心义的尝试演讲。他指出,从钍盐迟缓衰变中所放射出的“射气”,使钍永久正在不竭地得到某些工具。而剩下的钍仍具有发射“射气”的特征,并未察觉有丝毫削弱。

  我们按照有核原子模子理论,不只能注释场姆逊原子模子所能注释的各类物理现象,并且还能申明其它物理现象。例如,对原子核为什么能穿透物质的注释。因为原子核是通过某种方式把原子中的电子全数除去后构成的,如许核的尺寸就比原子小得多。所以原子核就能容易地穿过物质。例如,α粒子就是得到两个电子的氦原子,便是氦核,故它能很容易地穿过金箔。别的,因为电子所占的质量很小,因而原子核的质量和原子的质量根基上是一样的。

  人们为了进一步弄清原子内部的布局,就必需设法深切到原子里面去,对原子中的各类奇异现象进行摸索。其时物理学家们正在发觉电子和其它放射性粒子的根本上,找到了用α粒子去轰击各类物质的试验方式,最初终究晓得了原子中的电子和正电荷部门的分布环境,对原子内部的布局有了更深的理解。所有这一切应归功于汤姆逊传授最优良的学生人欧内斯特·卢瑟福。恰是他通过α粒子散射尝试,比力对劲地处理了原子内部的布局问题。

  卢瑟福紧紧抓住这些奇异的现象,频频思虑原子中到底会有什么工具能把α粒子反弹回来呢?由于这简曲是不成思议的现象。后来他已经写道:“正在我的生命过程中,那是一件发生正在我身上的、最难以相信的事。这就象你发射了一颗曲径为15英寸的炮弹,它打向一张薄薄的卫生纸时,却被那张纸弹了回来,尔后打到你一样几乎不成相信。”

  卢瑟福他们就如许进行了很多次α粒子散射尝试。最初,卢瑟福正在他出名的论文《α和β粒子的放射取原子布局》中,对尝试成果做了细致而又明白的注释。

  曲到1911年,卢瑟福才正式把本人的尝试成果。并提出了本人对原子布局的阐述。他认为原有的西瓜原子模子是错误的。由于从α粒子散射尝试成果能够申明,原子中的正电荷部门决不成能均布正在原子内。现实上,原子的全数质量差不多都集中正在核心一个别积很小的带正荷的“核”上。通过对大角散射(大于90°)的α粒子的丈量,可计较出“核”的大要尺寸和环抱焦点原子所占的空间大小(即原子曲径)。

  早正在1895年,卢瑟福曾经是汤姆逊的得力帮手。他们一路处置 X射线通过气体所发生的效应的研究工做。卢瑟福从中获得了很好的熬炼,为他当前攀爬科学高峰打下告终实的根本。1898年,经他教员的保举,卢瑟福无机会去掌管一项成心义的物理研究工做。正在他受聘用职期间,对铀盐和钍盐所放射的“射气”进行了普遍而又深切的研究。

  而合理卢瑟福充满活力地继续为人类科学事业做出更大贡献时,却正在1937年10月俄然因病取世长辞了,享年六十六岁。他的教员汤姆逊倒是正在1940年8月30日以八十四岁的高龄归天的。汤姆逊火葬后和卢瑟福一路被葬正在威斯敏斯特公墓的地方部门,如斯亲近的师生关系正在科学史上确实少有,值得人们永久纪念。

  正在此同时,卢瑟福也对居里佳耦发觉的镭所放出的射线年,卢瑟福等人从研究中弄清了α粒子的性质。他们通过用电偏转α粒子,证明它带有两倍于电子电荷的正电荷。若是电子的电荷用符号“-”改示,那末α粒子所带的电荷就是“++”。别的α粒子的质量要比电子沉得多,现实上,α粒子的质量约等于氦原子质量,或四倍氢原子质量,是电子质量的七干三百多倍。可是α粒子可以或许穿透物质,而氦原子是办不到的,故α粒子的半径要比氦原子小得多。还有,α粒子所带的能量也很大,约等于6百万电子伏特,且约以十二分之一光速的速度行进。

  虽然,卢瑟福的有核原子模子理论正在其时物理学界未能惹起什么惊动,但他的核模子至今仍被人们所。基于他对原子核物理学的成长所做的杰出贡献,他获得了1908年诺贝尔化学。同时,这位才气纵横的物理学家不只承继了他教员的科学事业,并且还承担了他教员的各类职位,此中包罗正在1925年担任英国皇家学会会长的职位。

  计较成果表白,原子核曲径只占原子曲径的万分之一摆布,而原子内部的泛博空间是由带负电荷的电子所填满。因为电子远比原子小,故原子内绝大部门是空着的。这就是卢瑟福所提出的“有核原子模子”。

  可是,科学尝试的准确成果老是能反映客不雅现实的。卢瑟福的α粒子散射尝试的成果,无力地否认了他教员汤姆逊的原子模子,同时也证了然原子内部必然存正在着集中正在一路的正电荷部门。按照库仑定律,感化正在电荷上的力取电荷的电量大小成反比,取电荷间的距离平方成反比。由此可看出,只要当α粒子很是接近对它发生感化的“正电荷”时,才能获得脚够大的静电斥力,九五至尊,使其偏转很大的角度或以至间接被反弹回来。

  我们还晓得,汤姆逊原子模子对放射性的存正在也是无释的。由于正在放射性元素放射的射线中存正在α射线,它是带有两个单元正电荷的粒子。这明显是和汤姆逊原子模子认为正电荷均布正在原子内部的说法相矛盾的。而卢瑟福的有核原子模子就能容易地注释这一现象。即α射线是从放射性元素的原子核中发射出来的,本来的原子就衰变成一种新原子。

  还有出格奇异的是有个体α粒子,仿佛间接撞到了什么坚硬的工具而被偏离了一个很大的角度,更为惊讶的是卢瑟福还找到了间接向后反弹回来的α粒子,即正在进入金属箔的统一端,呈现了取行进标的目的相反的α粒子,这种现象常少见的。

  当然,这种集中的电荷决不成能是电子,由于电子的质量比α粒子要小七千多倍。如许,若是电子和α粒子相撞,就好象是一辆沉约一吨的飞速行驶的汽车取一块摆正在顿时的沉为一百多克的小石子相撞一样。成果石子被抛得很远,而汽车的活动不会有什么变化。所以,α粒子大角度偏转的缘由决不成能是取电子碰撞惹起的。相反,只要原子内部集中的正电荷部门(原子质量的绝大部门也集中于此)取α粒子彼此感化时,才能使α粒子改变活动标的目的,以至于把α粒子向相反标的目的弹归去。

  卢瑟福正在完整地研究了α粒子的根基特征后,就动手操纵它去揭开原子内部的奥秘。他斗胆的设想,可否用α粒子打入原子内部,像“侦查兵”那样,到原子内部的微不雅世界里实地侦查一番。因为α粒子本身是一种带有正电荷的粒子,那末它正在穿过原子时,和原子内部的正电荷部门能发生什么样的彼此感化?原子中的正电荷部门到底是如何分布的?卢瑟福就如许动手进行了一系列的α粒子散射尝试。

  从图上能够看出,铅盒B中的镭所发射的α粒子束颠末狭缝准曲后,构成一窄束α射线,轰击正在一片很是薄的金箔靶F上。经散射后的α粒子束被能够环绕靶子F动弹的荧光屏S记实下来。而每次撞击所发出的闪光可通过显微镜M进行察看。

  别的,按照尝试成果能够推知原子中带正电荷部门的质量和大小。明显它的质量至多取α粒子一样大或者更大。而它的尺寸必然很小,由于尝试中α粒子很少碰着它,大大都α粒子只是一掠而过。

  除此以外,卢瑟福的独到之处是他细心察看了那些局部的特殊现象。他正在尝试中发觉有一小部门α粒子穿过金箔时,好象撞到了什么工具似的,稍微偏转了标的目的,取粒子束本来的行进标的目的构成一个小角度,且仍能从金箔中出来。