α 粒子散射与核式结构

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核式模型要同时解释两件事：为何绝大多数近乎直行，以及为何极少数会发生大角散射。

一、知识点概念与依据

原子的正电荷和几乎全部质量集中在很小的原子核内，电子分布在核外。原子尺度约 $10^{-10}\,\mathrm m$ ，原子核尺度约 $10^{-15}$ 至 $10^{-14}\,\mathrm m$ ，具体大小随核种而异。

核电荷为 $+Ze$ ， $Z$ 为质子数、 $e>0$ 为元电荷；中性原子的核外电子数等于 $Z$ ，离子的电子数可不同。“原子内部空旷”只指核相对原子尺寸很小，不是其中没有电场或电子的量子分布。

α 粒子是带 $+2e$ 的氦核，比电子重很多。金箔散射实验中，绝大多数 α 粒子沿原方向或小角度通过，少数明显偏转，极少数向后返回。

观测	核式结构的解释
绝大多数基本直行	核很小，大多数路径离核较远，偏转较弱
少数大角或返回	靠近集中正电荷与主要质量的核时，强库仑斥力显著改变重粒子动量

若正电荷弥散在整个原子空间，就难以解释少数 α 粒子所受的强烈集中作用；只解释大角而不解释其稀少，同样不是完整证据链。

典型散射主要是电场引起的库仑偏转，不要求 α 粒子直接撞上核的实体表面。电子太轻，难以使重 α 粒子大角返回；该情境下引力可忽略。

这一实验支持核式结构，不能直接证明中子的存在或推出核内每一种粒子。核式模型本身也未解决原子稳定性和离散光谱，后者需要量子理论。本页为纸上解释，不涉及放射源获取或实验操作。

题目

α粒子散射实验装置如图所示，下列说法正确的是（）

A．实验现象可用汤姆孙提出的“枣糕模型”来解释

B．在c处可观察到绝大多数α粒子

C．在b、d两处，打在荧光屏上的α粒子数几乎相同

D．统计散射到各个方向的α粒子所占比例，卢瑟福提出了原子的核式结构模型

答案与解析

选 D。枣糕模型无法解释少数显著大角散射，A 错。a 在入射束的直行方向，绝大多数粒子在那里；c 是侧向位置，B 错。d 比 b 更接近返回方向，散射到 d 的粒子更少，C 的“几乎相同”不符统计规律。D 将各角度出现比例与模型对应，正确。

本题结论

直行 a 最多，大角事件稀少却是集中小核的重要证据。