版权归原作者所有,如有侵权,请联系我们

[科普中国]-盖革-马士登实验

科学百科
原创
科学百科为用户提供权威科普内容,打造知识科普阵地
收藏

盖革-马斯登实验(英语:Geiger-Marsden experiment),又称卢瑟福散射实验,是1909年汉斯·盖革和欧内斯特·马斯登在欧内斯特·卢瑟福指导下于英国曼彻斯特大学做的一个著名散射实验。

实验是用α粒子轰击金箔,发现绝大多数α粒子的被金原子散射的偏向很小,但少数的偏向角很大甚至大于90度。由此可以证明,一个原子大部分的体积是空的空间,这由没有被弹回的粒子充分说明。

这个实验推翻了约瑟夫·汤姆孙认为原子内正负电荷在空间均匀分布的“均匀原子核模型”。为建立现代原子核理论打下了基础。

简介盖革-马斯登实验(英语:Geiger-Marsden experiment),又称卢瑟福散射实验,是1909年汉斯·盖革和欧内斯特·马斯登在欧内斯特·卢瑟福指导下于英国曼彻斯特大学做的一个著名散射实验。

实验是用α粒子轰击金箔,发现绝大多数α粒子的被金原子散射的偏向很小,但少数的偏向角很大甚至大于90度。由此可以证明,一个原子大部分的体积是空的空间,这由没有被弹回的粒子充分说明。

这个实验推翻了约瑟夫·汤姆孙认为原子内正负电荷在空间均匀分布的“均匀原子核模型”。为建立现代原子核理论打下了基础。1

历史阿尔法粒子散射的实验完成于1909年。在那时代,原子被认为类比于梅子布丁(物理学家约瑟夫·汤姆孙提出的),负电荷(梅子)分散于正电荷的圆球(布丁)。假若这梅子布丁模型是正确的,由于正电荷完全散开,而不是集中于一个原子核,库仑位势的变化不会很大,通过这位势的阿尔法粒子,其移动方向应该只会有小角度偏差。

在卢瑟福的指导下,盖革和马士登发射阿尔法粒子射束来轰击非常薄、只有几个原子厚度的金箔纸。然而,他们得到的实验结果非常诡异,大约每8000个阿尔法粒子,就有一个粒子的移动方向会有很大角度的偏差(甚至超过 90°);而其它粒子都直直地通过金箔纸,偏差几乎在2°到3°以内,甚至几乎没有偏差。从这结果,卢瑟福断定,大多数的质量和正电荷,都集中于一个很小的区域(这个区域后来被称作“原子核”);电子则包围在区域的外面。当一个(正价)阿尔法粒子移动到非常接近原子核,它会被很强烈的排斥,以大角度反弹。原子核的小尺寸解释了为什么只有极少数的阿尔法粒子被这样排斥。

卢瑟福对这奇异的结果感到非常惊异。正如同他后来常说的:“这就好像你朝一张卫生纸射出一枚15吋的炮弹,炮弹却弹回来打中你一样。”1

应用现今,应用这些年累积的散射原理与技术,卢瑟福背散射谱学能够侦侧半导体内的重金属杂质。实际上,这技术也是第一个在月球使用的实地分析技术。在勘察者任务(surveyor mission)降落于月球表面后,卢瑟福背散射谱学实验被用来收集地质资料。1

参阅散射理论

汤姆孙散射

卢瑟福散射

本词条内容贡献者为:

李晓林 - 教授 - 西南大学