【正文】 福根據(jù)實驗結(jié)果 提出 ： 原子的中心是一個重的帶正電的核，與整個原子的大小相比，核很小。 上述原子模型在一定程度上都能解釋當時的一些實驗事實 ,但不能解釋以后出現(xiàn)的很多新的實驗結(jié)果。在這 三 大發(fā)現(xiàn)中以電子的發(fā)現(xiàn)最為重要，因為比原子更小的東西存在意味著原子的分裂及其組成， 人類第一次真實的看到了比原子還小的東西，第一次打開了原子世界的大門，原子不可分割的學說第一次被打破 。 經(jīng)過相當長時期的探索，直到 20 世紀初，人們對原子本身的結(jié)構(gòu)和內(nèi)部運動規(guī)律才有了比較清楚的認識，之 后才逐步建立起近代的原子物理學。公元前 4 世紀古希臘物理學家德謨克利特提出這一概念，并把它當作物質(zhì)的最小單元。物質(zhì)世界這些層次的結(jié)構(gòu)和運動變化，是相互聯(lián)系、相互影響的，對它們的研究缺一不可，很多其他重要的基礎(chǔ)學科和技術(shù)科學的發(fā)展也都要以原子物理為基礎(chǔ)，例如化學、生物學、空間物理、天體物理、物理力學等。處的盧瑟福公式 21 第六章 α粒子散射實驗的應(yīng)用意義 22 對于α粒子散射實驗的回顧和一些說明 22 用α粒子散射實驗估計原子核大小 22 α粒子散射實驗的新應(yīng)用 —— 盧瑟福背散射分析 24 ? 粒子散射實驗給我們今天留下的財富 24 第七章 行星模型的意義和困難 26 行星模型的意義 26 行星模型的困難 26 參考文獻 28 附錄 29 附錄 A 中 心 力 29 附錄 B 極 坐 標 30 附錄 C 兩 體 問 題 33 緒論 原子 物理學是研究原子結(jié)構(gòu)，運動規(guī)律及相互作用的物理學的一個分支，主要研究：原子的電子結(jié)構(gòu)、原子光譜、原子之間或與其他物質(zhì)的碰撞過程和相互作用。 plaary model。 Coulomb scattering formula。 關(guān)鍵詞： α粒子散射 實驗 ；庫侖散射公式； 盧瑟福散射公式 ； 行星模型 ； 原子穩(wěn)定性 Abstract In 1909， Rutherford and his assistant Geiger (H. Geiger) and students Marsden (E. Marsden) doing α particles and thin foil scattering experiments observed that most of the αparticles is almost directly through the platinum foil But occasionally, about 1/8000α particles in the scattering angle greater than 90 176。 從 20世紀 60年代中后期首先應(yīng)用盧瑟福背散射于月球表面元素成分分析至今，成為 成為一種常規(guī)的雜質(zhì)成分、含量及深度分布、膜厚度分析手段。 α粒子散射實驗是物理學史上具有里程碑意義的重要實驗之一 ,評為“最美麗”的十大物理實驗之三。盧 瑟福等人經(jīng)過兩年的分析，于 1911年提出原子的核式模型，原子中的正電荷集中在原子中心很小的區(qū)域內(nèi)，而且原子的全部質(zhì)量也集中在這個區(qū)域內(nèi)。在湯姆遜模型中正電荷分布于整個原子，根據(jù)對庫侖力的分析，α粒子離球心越近，所受庫侖力越小，而在原子外，原子是中性的，α粒子和原子間幾乎沒有相互作用力。 盧瑟福散射公式的推導 及 談α粒子散射實驗的應(yīng)用意義 摘要 1909年盧瑟福和他的助手蓋革（ ）及學生馬斯登（ ）在做α粒子和薄箔散射實驗時觀察到絕大部分α粒子幾乎是直接穿過鉑箔，但偶然有大約 1/8000α粒子發(fā)生散射角大于 90176。這一實驗結(jié)果當時在英國被公認的湯姆遜原子模型根本無法解釋。在球面上庫侖力最大，也不可能發(fā)生大角度散射。原子核的半徑近似為 10，約為原子半徑的千萬分之一。由 α散射實驗現(xiàn)象確立了原子的核式結(jié)構(gòu)，為現(xiàn)代物理的發(fā)展奠定了基石。本文 首先介紹原子的的大小和質(zhì)量，然后介 紹原子有核模型提出的歷史過程和 α粒子散射實驗的過程，根據(jù)α粒子散射實驗中不可忽視的大角度散射引出盧瑟福原子模型，運用 相關(guān)數(shù)學手段和理論力學的基本知識 具體詳細的推導出庫倫散射公式和盧瑟福散射公式，指出了行星模型的意義和困難，并闡述了α粒子散射實驗實際應(yīng)用意義和α粒子試驗儀在天體物理中的應(yīng)用，在最后對相關(guān)數(shù)學手段和理論力學的相關(guān)知識進行了詳細的介紹。. The results of this experiment was to be accepted in the United Kingdom Thomson atomic model could not explain. Chiang Kaishek in the Thomson model of charge distribution in the atom, based on the analysis of Coulomb force, α particles from the hot core closer, suffered the smaller Coulomb force, and in the atom, the atom is neutral, α particles and atoms almost no interaction. Coulomb force in the largest sphere, large angle scattering can not occur. Rutherford, who after two years of analysis, in 1911 proposed the nuclear atomtype model, the positive charge concentration of atoms at the atomic center of a very small area, and the atoms of all the quality of focus within the region. Radius of the nucleus is approximately 10, approximately tenmillionth of atomic radius. αparticle scattering experiment is a milestone in the history of physics in one of the important experiments, as the most beautiful of the top ten physics experiments III. Established by the α scattering behavior of atoms and nuclear structure, the development of modern physics have laid a foundation. 60 years from the late 20th century, first applied Rutherford backscattering elemental position analysis on the lunar surface so far as to bee a routine impurity content and depth distribution, film thickness analysis tool. This paper describes the size and quality of the atom, then introduces a nuclear atom model proposed by the historical process and αparticle scattering process, according to αparticle scattering experiment can not be ignored in the large angle scattering leads to Rutherford atomic model, the use of relevant mathematics tools and basic knowledge of theoretical mechanics specific detailed Coulomb scattering formula is derived and the Rutherford scattering formula, that the plaary model of the significance and difficulties, and described the practical application of αparticle scattering experiment significance and α particle tester in astrophysics application of mathematical methods in the final of the relevant knowledge and theoretical mechanics, a detailed description. Keywords： Alpha particle Scattering experiments。 Rutherford formula。 Atomic stability 目錄 緒論 1 第一章 背景知識 3 電子的發(fā)現(xiàn) 3 電子的電荷和質(zhì)量 4 阿伏伽德羅常數(shù) 4 原子的大小 4 第二章 原子核式結(jié)構(gòu)理論提出的歷史過程 6 湯姆孫在發(fā)現(xiàn)電子后提出的原子結(jié)構(gòu)設(shè)想 6 開爾文原子模型 6 湯姆孫的葡萄干 — 布丁原子模型 7 勒那德的原子模型 7 長崗的土星原子模型 8 尼克爾森的初始物質(zhì)原子結(jié)構(gòu) 9 第三章 α粒子散射實驗及大角度散射現(xiàn)象的思考 10 α粒子散射實驗 10 大角度散射現(xiàn)象引出的思考和核式模型的由來 11 第四章 庫倫散射公式及盧瑟福散射公式的推導 14 庫倫散射公式 14 盧瑟福散射公式 16 第五章 盧瑟福理論的實驗驗證 18 盧瑟福散射公式的拓展 18 盧瑟福理論的實驗驗證 19 關(guān)于小角與 180176。 原子是從宏觀到微觀的第一個層次，是一個重要的中間環(huán)節(jié)。激光技術(shù)、核聚變和空間技術(shù)的研究也要原子物理提供一些重要的數(shù)據(jù) “原 子 ” 一 詞來自于希臘文，意思是“不可分割的”。 到此后的 2021 多年里原子一直被當做物質(zhì)的最小單元。 在十九世紀末，物理學上爆出了震驚科學界的“三大發(fā)現(xiàn)”： 1895 年，德國物理學家倫琴發(fā)現(xiàn) X 射線，法國物理學家貝克勒爾發(fā)現(xiàn)天然放射性： 1897 年，英國物理學家湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電子。 由于電子呈電中性，而一切原子中都存在帶有負電的電子，那么原子中必然存在有帶正電的物質(zhì)，對于這一問題，當時存在許多不同的 假設(shè)：如 湯姆孫在發(fā)現(xiàn)電子后提出的原子結(jié)構(gòu)設(shè)想 ， 開爾文原子模型 ， 湯姆孫的葡萄干 — 布丁原子模型 ， 勒那德的原子模型 ， 長崗的土星原子模型 ， 尼克爾森的初始物質(zhì)原子結(jié)構(gòu) 。由于湯姆孫模型能解釋當時很多的實驗事實 ,所以很容易被許多物理學家所接受 ,成為當時一種標準模型。電 子圍繞核轉(zhuǎn)動，類似大行星繞太陽轉(zhuǎn)動。從這個模型導出的結(jié)論同實驗結(jié)果符合的很好 。電子因能量的減少而循螺線逐漸接近原子核，最后落到原子核上，所以 按照盧瑟福原子模型解釋： 原子應(yīng)是一個不穩(wěn)定的系統(tǒng)。 這些事實表明：從研究宏觀現(xiàn)象中確立的經(jīng)典電動力學，不適用于原子中的微觀過程。 1913 年，丹麥物理學家玻爾在盧瑟福所提出的核模型的基礎(chǔ)上，結(jié)合原子光譜的經(jīng)驗規(guī)律，應(yīng)用普朗克于 1900 年提出的量子假說，和愛因斯坦于 1905 年提出的光子假說，提出了原子所具有的能量形成不連續(xù)的能級，當能級發(fā)生躍遷時，原子就發(fā)射出一定頻率的光的假說 。建立玻爾理論是原子結(jié)構(gòu)和原子光譜理論的一個重大進展，但對原子問題作進一步的研究時，卻顯示出這種理論的缺點，因此只能把它視為很 粗略的近似理論。 1926 年薛定諤在此基礎(chǔ)上建立了波動力學。 20 世紀的前 30年，原子物理學處于物理學的前沿，發(fā)展很快，促進了量子力學的建立，開創(chuàng)了近代物理的新時代。 1833 年法拉第（ 1791～ 1867）提出電解定律：一摩爾任何原子的單價離子永遠帶相同的電量 ——法拉第常數(shù) F。在 1881 年他提出用 “電子 ”這一名字來命名這些電荷的最小單位。 圖 11 湯姆孫在 1897 年使用的陰極射線管（示意圖） 陰極射線從陰極 C發(fā)出后通過狹縫 A、 B成一狹窄的射線，再穿過兩片平行金屬板 D、E 之間的空間，最后到達右端帶有標尺的銀光屏上。加電場 E 后，射線由 P點偏到 Q點，由此可知陰極射線帶有負電（ e）。 去掉電場，由于磁場方向和射線方向垂直，將使射線構(gòu)成一圓形軌跡。它一定與磁力 Heν相平衡，則可求得 e/m 。 電子的電荷和質(zhì)量 電子電荷的精確 測定是在 1910 年有密立根 （ 1868～ 1953 由湯姆孫方法的改進和發(fā)展而作出的，即著名的“油滴實驗”。 電子的質(zhì)量： me =(5