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盧瑟福散射

關於這個模擬實驗

此模擬重現了揭示原子核存在的金箔實驗。α 粒子沿著真實的庫侖排斥軌跡，經過一個微小而密集的原子核，軌跡顏色顯示偏轉的幅度，由藍色（小）至橙色（大）。學生可設定 α 粒子能量、粒子束的寬度，以及目標原子核：金、銀、銅或鋁。讀數會顯示最接近距離、最後一個 α 粒子的瞄準距離和角度，以及偏轉超過 90 度的粒子數目。此模擬有助解釋為何原子核模型會取代葡萄乾布丁模型。

學生可以探索什麼

  • 以金為目標發射粒子束，留意哪些 α 粒子路徑彎曲最大，然後閱讀「最後一個 α 粒子」讀數。
  • 把 α 粒子能量由 5.5 MeV 提高至 9 MeV，觀察「最接近距離 d0」如何變小。
  • 把目標原子核切換為鋁，並比較其偏轉量與金的偏轉量。
  • 收窄粒子束半寬，觀察有多少更多 α 粒子會經過原子核附近。
  • 觀察「偏轉超過 90 度」計數器，並討論為何這種情況如此罕見。

學習目標

  1. 1描述盧瑟福的金箔實驗，以及該實驗揭示了什麼。
  2. 2解釋為何少數 α 粒子會以大角度散射。
  3. 3把散射角與 α 粒子的瞄準方式（即撞擊參數）聯繫起來。
  4. 4比較原子核電荷和 α 粒子能量如何影響偏轉。

教師常問的問題

這個模擬是免費的嗎？

是。它可在任何現代瀏覽器上免費使用，包括平板電腦和互動式電子白板，無需註冊。

盧瑟福得出了什麼結論？

大部分 α 粒子直接穿過，但少數幾乎向後彈回。這表明原子的正電荷和大部分質量集中在一個極小的原子核內，原子核周圍大部分是空的。

α 粒子為何會偏轉？

α 粒子和原子核都帶正電，因此會以庫侖力互相排斥。路徑越近，排斥力越強，偏轉也越大。

我如何在課堂上使用？

改變「α 粒子能量」、「粒子束半寬」和「目標原子核」等控制項，觀察新的路徑如何形成。利用讀數比較最後一個 α 粒子的瞄準方式和角度，並討論其規律。

嵌入這個模擬實驗

免費嵌入你的學習平台、網誌或班級網頁。

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