卢瑟福散射实验禚伟PB05210019实验目的:通过卢瑟福核式模型，说明α粒子散射实验，验证卢瑟福散射理论；并学习应用散射实验研究物质结构的方法。实验原理:1.α粒子散射理论:（1）库仑散射偏转角公式设原子核的质量为M，具有正电荷+Ze，并处于点O，而质量为m，能量为E，电荷为2e的α粒子以速度入射，在原子核的质量比α粒子的质量大得多的情况下，可以认为前者不会被推动，α粒子则受库仑力的作用而改变了运动的方向，偏转θ角.若α粒子原来的速度为，b是原子核离α粒子原运动径的延长线的垂直距离，即入射粒子与原子核无作用时的最小直线距离，称为瞄准距离。当α粒子进入原子核库仑场时，一部分动能将改变为库仑势能。设α粒子最初的的动能和角动量分别为E和L，由能量和动量守恒定律可知：由以上两式可以证明α粒子的路线是双曲线，偏转角θ与瞄准距离b关系为：,其中这就是库仑散射偏转角公式。（2）卢瑟福散射公式设靶是一个很薄的箔，厚度为t，面积为s，则图3.3-1中的，一个α粒子被一个靶原子散射到方向、范围内的几率,也就是α粒子打在环上的概率,即若用立体角表示,则有:若单位时间有n个α粒子垂直入射到薄箔上，则单位时间内θ方向且在dΩ立体角内测得的α粒子为：因此，这就是著名的卢瑟福散射公式。代入各常数值，以E代表入射粒子的能量，得到公式：其中，的单位为，E的单位为。2.卢瑟福理论的实验验证方法对卢瑟福散射公式，可以从以下几个方面加以验证。（1）固定散射角，改变金靶的厚度，验证散射计数率与靶厚度的线性关系。（2）更换α粒子源以改变α粒子能量，验证散射计数率与α粒子能量的平方反比关系。（3）改变散射角，验证散射计数率与散射角的关系。这是卢瑟福散射击中最突出和最重要的特征。实验步骤及数据处理:1.熟悉各装置的作用和使用方法2.调节样品台,使放射源对准探测器.盖上真空室盖,抽出真空室中的空气.3.调节示波器,观察输出波形,调节线性放大器的放大倍数,使输出波形最大不失真.4.调节步进机,在-5°到+5°范围内每隔1°记下2秒内α粒子的计数,找到其中最大的计数,将该角度设置为0°.5.在30°到50°区间内每隔5°分别对α粒子计数,计数时间分别为200秒,400秒,600秒,1000秒,2000秒.6.作的拟和曲线.散射角θ30°35°40°45°50°169.239215.8577442.90392计数360/200s297/400s248/600s240/1000s141/1000s单位时间计数N/100s18074.2541.22414.185.925836.316434.0753.78793拟和直线如下图Y=A+B*X------------------------...
