AQA A-Level 物理/原子核的證據

考試說明

您不需要學習太多關於這方面的內容，但重要的是要了解盧瑟福散射實驗的意義，如規範所述，因為第 3.8.1.1 部分涉及“對盧瑟福散射的定性研究”和“對原子核結構知識和理解如何隨著時間的推移而改變的認識”。

湯姆森的原子模型

1897 年，J.J 湯姆森發現了電子，這意味著原子不可分割的模型不再有效，因為電子可以從原子本身分離出來。因此，他提出了“葡萄乾布丁”模型，其中原子的主要部分是一個帶正電的球體，電子像葡萄乾一樣嵌入布丁中。

盧瑟福散射實驗

湯姆森的模型在 1909 年由歐內斯特·盧瑟福和他的兩名學生進行的一項實驗中被證偽。盧瑟福用一束（帶正電的）α粒子轟擊一層薄金箔。在圍繞金箔的圓形螢幕的幫助下記錄粒子的偏轉角度。盧瑟福預計它們會由於原子中的電子而發生非常輕微的偏轉。

然而，大多數α粒子直接穿透原子，沒有發生偏轉，而一小部分粒子發生大角度偏轉。這使盧瑟福得出了一些結論。

• 原子大部分是空的空間，因為大多數α粒子直接穿透。
• 原子中心必須存在一個帶正電的原子核，因為帶正電的α粒子大部分發生大角度偏轉。這也意味著與周圍的空的空間相比，原子核必須非常小。
• 由於動量守恆，原子核必須具有很大的質量才能以高速偏轉α粒子。