卢瑟福散射公式的推导及谈α粒子散射实验的应用意义 毕业论文

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1、卢瑟福散射公式的推导及谈α粒子散射实验的应用意义摘要1909年卢瑟福和他的助手盖革（H.Geiger）及学生马斯登（E.Marsden）在做α粒子和薄箔散射实验时观察到绝大部分α粒子几乎是直接穿过铂箔，但偶然有大约1/8000α粒子发生散射角大于90°。这一实验结果当时在英国被公认的汤姆逊原子模型根本无法解释。在汤姆逊模型中正电荷分布于整个原子，根据对库仑力的分析，α粒子离球心越近，所受库仑力越小，而在原子外，原子是中性的，α粒子和原子间几乎没有相互作用力。在球面上库仑力最大，也不可能发生大角度散射。卢瑟福等人经过两年的分析，于1911年提出原子的核式模型，原子

2、中的正电荷集中在原子中心很小的区域内，而且原子的全部质量也集中在这个区域内。原子核的半径近似为10，约为原子半径的千万分之一。α粒子散射实验是物理学史上具有里程碑意义的重要实验之一,评为“最美丽”的十大物理实验之三。由α散射实验现象确立了原子的核式结构，为现代物理的发展奠定了基石。从20世纪60年代中后期首先应用卢瑟福背散射于月球表面元素成分分析至今，成为成为一种常规的杂质成分、含量及深度分布、膜厚度分析手段。本文首先介绍原子的的大小和质量，然后介绍原子有核模型提出的历史过程和α粒子散射实验的过程，根据α粒子散射实验中不可忽视的大角度散射引出卢瑟福原子模型，运用

3、相关数学手段和理论力学的基本知识具体详细的推导出库伦散射公式和卢瑟福散射公式，指出了行星模型的意义和困难，并阐述了α粒子散射实验实际应用意义和α粒子试验仪在天体物理中的应用，在最后对相关数学手段和理论力学的相关知识进行了详细的介绍。关键词：α粒子散射实验；库仑散射公式；卢瑟福散射公式；行星模型；原子稳定性AbstractIn1909，RutherfordandhisassistantGeiger(H.Geiger)andstudentsMarsden(E.Marsden)doingαparticlesandthinfoilscatteringexperiment

4、sobservedthatmostoftheα-particlesisalmostdirectlythroughtheplatinumfoilButoccasionally,about1/8000αparticlesinthescatteringanglegreaterthan90°.TheresultsofthisexperimentwastobeacceptedintheUnitedKingdomThomsonatomicmodelcouldnotexplain.ChiangKai-shekintheThomsonmodelofchargedistribut

5、ionintheatom,basedontheanalysisofCoulombforce,αparticlesfromthehotcorecloser,sufferedthesmallerCoulombforce,andintheatom,theatomisneutral,αparticlesandatomsalmostnointeraction.Coulombforceinthelargestsphere,largeanglescatteringcannotoccur.Rutherford,whoaftertwoyearsofanalysis,in1911p

6、roposedthenuclearatom-typemodel,thepositivechargeconcentrationofatomsattheatomiccenterofaverysmallarea,andtheatomsofallthequalityoffocuswithintheregion.Radiusofthenucleusisapproximately10,approximatelyten-millionthofatomicradius.α-particlescatteringexperimentisamilestoneinthehistoryo

7、fphysicsinoneoftheimportantexperiments,asthe"mostbeautiful"ofthetoptenphysicsexperimentsIII.Establishedbytheαscatteringbehaviorofatomsandnuclearstructure,thedevelopmentofmodernphysicshavelaidafoundation.60yearsfromthelate20thcentury,firstappliedRutherfordbackscatteringelementalcompos

8、itionanalysi