蓋革－馬士登實驗

蓋革－馬斯登實驗（英語：Geiger-Marsden experiment），又稱盧瑟福散射實驗，是1909年漢斯·蓋革和歐內斯特·馬斯登在歐內斯特·盧瑟福指導下於英國曼徹斯特大學做的一個著名散射實驗。

實驗是用α粒子轟擊金箔，發現絕大多數α粒子的被金原子散射的偏向很小，但少數的偏向角很大甚至大於90度。由此可以證明，一個原子大部分的體積是空的空間，這由沒有被彈回的粒子充分說明。

這個實驗推翻了約瑟夫·湯姆孫認為原子內正負電荷在空間均勻分布的“均勻原子核模型”。為建立現代原子核理論打下了基礎。

基本介紹

• 中文名：蓋革－馬士登實驗
• 外文名：Geiger-Marsden experiment

簡介

蓋革－馬斯登實驗（英語：Geiger-Marsden experiment），又稱盧瑟福散射實驗，是1909年漢斯·蓋革和歐內斯特·馬斯登在歐內斯特·盧瑟福指導下於英國曼徹斯特大學做的一個著名散射實驗。

實驗是用α粒子轟擊金箔，發現絕大多數α粒子的被金原子散射的偏向很小，但少數的偏向角很大甚至大於90度。由此可以證明，一個原子大部分的體積是空的空間，這由沒有被彈回的粒子充分說明。

這個實驗推翻了約瑟夫·湯姆孫認為原子內正負電荷在空間均勻分布的“均勻原子核模型”。為建立現代原子核理論打下了基礎。

歷史

阿爾法粒子散射的實驗完成於1909年。在那時代，原子被認為類比於梅子布丁（物理學家約瑟夫·湯姆孫提出的），負電荷（梅子）分散於正電荷的圓球（布丁）。假若這梅子布丁模型是正確的，由於正電荷完全散開，而不是集中於一個原子核，庫侖位勢的變化不會很大，通過這位勢的阿爾法粒子，其移動方向應該只會有小角度偏差。

在盧瑟福的指導下，蓋革和馬士登發射阿爾法粒子射束來轟擊非常薄、只有幾個原子厚度的金箔紙。然而，他們得到的實驗結果非常詭異，大約每8000個阿爾法粒子，就有一個粒子的移動方向會有很大角度的偏差（甚至超過 90°）；而其它粒子都直直地通過金箔紙，偏差幾乎在2°到3°以內，甚至幾乎沒有偏差。從這結果，盧瑟福斷定，大多數的質量和正電荷，都集中於一個很小的區域（這個區域後來被稱作“原子核”）；電子則包圍在區域的外面。當一個（正價）阿爾法粒子移動到非常接近原子核，它會被很強烈的排斥，以大角度反彈。原子核的小尺寸解釋了為什麼只有極少數的阿爾法粒子被這樣排斥。

盧瑟福對這奇異的結果感到非常驚異。正如同他後來常說的：“這就好像你朝一張衛生紙射出一枚15吋的炮彈，炮彈卻彈回來打中你一樣。”

套用

現今，套用這些年累積的散射原理與技術，盧瑟福背散射譜學能夠偵側半導體內的重金屬雜質。實際上，這技術也是第一個在月球使用的實地分析技術。在勘察者任務（surveyor mission）降落於月球表面後，盧瑟福背散射譜學實驗被用來收集地質資料。

參閱

• 散射理論
  
• 湯姆孫散射
  
• 盧瑟福散射