盧瑟福粒子散射實(shí)驗(yàn)中為何使用的是金箔?方穎（浙江省寧波市奉化中學(xué)315500）在高中物理《原子的核式結(jié)構(gòu)
原子核》的一課中盧瑟福
粒子散射實(shí)驗(yàn)中是用
射線打擊金箔,課后有學(xué)生問(wèn)到“為何盧瑟福選擇用金箔?是否可以用鋁、銅、鐵等其他材料代替嗎?”如果教師在這方面知識(shí)沒(méi)有研究,那么一時(shí)是回答不出來(lái)的,本人認(rèn)為這個(gè)學(xué)生考慮的問(wèn)題很有意義也是很有思想的,當(dāng)年盧瑟福不使用其他材料,而用金箔是有科學(xué)原因的.對(duì)于這個(gè)問(wèn)題應(yīng)該從
盧瑟福當(dāng)年研究α射線開(kāi)始分析.
英國(guó)物理學(xué)家歐內(nèi)斯特·盧瑟福在湯姆遜的指導(dǎo)下,盧瑟福在做他的第一個(gè)實(shí)驗(yàn)——放射性吸收實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)了α射線.
盧瑟福設(shè)計(jì)的巧妙的實(shí)驗(yàn),他把鈾、鐳等放射性元素放在一個(gè)鉛制的容器里,在鉛容器上只留一個(gè)小孔.由于鉛能擋住放射線,所以只有一小部分射線從小孔中射出來(lái),成一束很窄的放射線.盧瑟福在放射線束附近放了一塊很強(qiáng)的磁鐵,結(jié)果發(fā)現(xiàn)有一種射線不受磁鐵的影響,保持直線行進(jìn).第二種射線受磁鐵的影響,偏向一邊,但偏轉(zhuǎn)得不厲害.第三種射線偏轉(zhuǎn)得很厲害.
盧瑟福在放射線的前進(jìn)方向放不同厚度的材料,觀察射線被吸收的情況.第一種射線不受磁場(chǎng)的影響,說(shuō)明它是不帶電的,而且有很強(qiáng)的穿透力,一般的材料如紙、木片之類的東西都擋不住射線的前進(jìn),只有比較厚的鉛板才可以把它完全擋住,稱為γ射線.第二種射線會(huì)受到磁場(chǎng)的影響而偏向一邊,從磁場(chǎng)的方向可判斷出這種射線是帶正電的,這種射線的穿透力很弱,只要用一張紙就可以完全擋住它.這就是盧瑟福發(fā)現(xiàn)的α射線.第三種射線由偏轉(zhuǎn)方向斷定是帶負(fù)電的,性質(zhì)同快速運(yùn)動(dòng)的電子一樣,稱為β射線.盧瑟福對(duì)他自己發(fā)現(xiàn)的α射線特別感興趣.他經(jīng)過(guò)深入細(xì)致的研究后指出,α射線是帶正電的粒子流,這些粒子是氦原子的離子,即少掉兩個(gè)電子的氦原子.盧瑟福對(duì)于湯姆遜提出的原子模型加以證實(shí),他用α射線轟擊其他物質(zhì),因?yàn)?br/>盧瑟福通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了α射線并已經(jīng)知道α射線的穿透力很弱,為了使實(shí)驗(yàn)中的現(xiàn)象明顯,
所以盧瑟福在做著名的
粒子散射實(shí)驗(yàn)之前盧瑟福先是用
射線打擊云母片,因?yàn)樵颇钙梢宰龅谋∽阋宰?br/>射線穿過(guò),但做了實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)
粒子的偏轉(zhuǎn)很小,經(jīng)測(cè)定偏角在2o以下．他讓助手蓋革也在做這方面的實(shí)驗(yàn),蓋革發(fā)現(xiàn)射線的散射角與靶材料的原子量成正比,也就是被打物體的原子量越大,那么出現(xiàn)大角度散射現(xiàn)象越明顯,因?yàn)槲覀冎涝恿吭酱蟮牟牧显雍怂鶐д姾闪吭酱?那么
射線在穿行時(shí)所受到的庫(kù)侖力就大,另外原子量大的元素原子核的質(zhì)量也大,那么當(dāng)
粒子打到比自己質(zhì)量大的多的原子核時(shí)會(huì)出現(xiàn)反彈現(xiàn)象.所以他們要選擇重金屬靶進(jìn)行散射實(shí)驗(yàn)．原子量大的金屬比較多,那么選擇那一種呢?因?yàn)樯渚€的穿透能力不強(qiáng),一張普通的紙就可以擋住,所以這個(gè)重金屬靶必須要讓
粒子散射實(shí)驗(yàn)時(shí),
粒子穿過(guò)有3000層金原子的厚度的金箔,絕大多數(shù)的
粒子仍是保持原來(lái)的方向前進(jìn),說(shuō)明原子中是很空曠的.
在我們的教學(xué)中會(huì)有學(xué)生問(wèn)出一些教師平時(shí)不注意的問(wèn)題,做為教師應(yīng)該很好的把握這些問(wèn)題,經(jīng)過(guò)鉆研和分析,不僅滿足學(xué)生的求知欲,也對(duì)教師自身的發(fā)展有很大的好處.