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不入虎穴焉得虎子:探索不发射粒子原子的奥秘

时间:2023-07-03 理论教育 版权反馈
【摘要】:虽然捕捉到放射性元素衰变时会放出粒子,那些不会天然放射的原子里到底有什么呢?当α粒子撞到荧光屏上时,会出现一个小亮点,通过显微镜可以读数。但是,实验结果,在对面摆一个显微镜就已经看到很多不聚焦的α粒子。

不入虎穴焉得虎子:探索不发射粒子原子的奥秘

虽然捕捉到放射性元素衰变时会放出粒子,那些不会天然放射的原子里到底有什么呢?唯一办法,就是将原子砸碎。打碎原子就要找一种“炮弹”,德国物理学家盖革帮卢瑟福设计好了一个能计算出镭放射出α粒子的仪器“盖革计数器”,可以准确算出0.000 1 g镭每秒钟能发射出136万个α粒子。

图9 汤姆生原子模型的相关实验

R 处表示放射源,采用元素镭作为射线来源,Z 处是荧光屏,M 是显微镜。当α粒子撞到荧光屏上时,会出现一个小亮点,通过显微镜可以读数。S是一个仅有0.9 mm的狭缝,当盖革抽走空气,在狭缝处放一张金箔,α粒子略有发散,最多偏0.018 6度。选择金箔的原因是金箔可以做得非常薄,大概只有300至400个原子那么厚。(www.xing528.com)

根据汤姆生的原子模型计算,整个原子内质量是均匀分布的。如果α粒子是子弹,那么被轰击的金箔就好像是一张薄如蝉翼的纸,那怎么会影响α粒子的运动呢?所以只在180度的位置安排一个显微镜。但是,实验结果,在对面摆一个显微镜就已经看到很多不聚焦的α粒子。卢瑟福大为惊讶,后2年,他改进装置后,观测到更大角度的散射情况,所以卢瑟福大胆提出新的原子模型,并重新设计一个圆柱形装置,把放射源与金箔放在中央,荧光屏直接连在显微镜上,这个圆柱体内部可以抽成真空,防止空气对α粒子的干扰。

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