第一篇：原子的核式結(jié)構(gòu)模型教學(xué)設(shè)計(jì)

二、原子的核式結(jié)構(gòu)模型

教學(xué)目標(biāo)

1、知道α粒子散射實(shí)驗(yàn)及其現(xiàn)象，了解盧瑟福原子核式結(jié)構(gòu)模型，以及提出此模型的實(shí)驗(yàn)依據(jù)

2、認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)對(duì)理論發(fā)展的總要作用

3、知道物理模型建立的意義及其局限性，培養(yǎng)學(xué)生抽象思維能力和想象力 重點(diǎn)難點(diǎn)

重點(diǎn)：α粒子散射實(shí)驗(yàn)和原子核式結(jié)構(gòu)理論 難點(diǎn)：滲透和讓學(xué)生體會(huì)物理學(xué)研究方法 設(shè)計(jì)思想

α粒子散射實(shí)驗(yàn)是一個(gè)很重要的實(shí)驗(yàn)，體現(xiàn)了研究微觀世界的一種科學(xué)的方法，也是鍛煉學(xué)生分析問題、解決問題的知識(shí)點(diǎn)。對(duì)盧瑟福如何分析α粒子散射實(shí)驗(yàn)，否定湯姆孫原子模型，提出原子核式結(jié)構(gòu)模型的了解，有利于學(xué)生學(xué)習(xí)人類研究微觀世界的科學(xué)方法，提高分析解決問題的能力。因此本節(jié)的設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)核式結(jié)構(gòu)模型建立的依據(jù)而非結(jié)論，重點(diǎn)在于暴露模型建立的思路和研究的方法。對(duì)物理學(xué)史的教育要貫穿在整個(gè)教學(xué)過程當(dāng)中。教學(xué)資源 多媒體課件 教學(xué)設(shè)計(jì) 【課堂引入】

講述：湯姆生發(fā)現(xiàn)電子，根據(jù)原子呈電中性，提出了原子的棗糕模型。學(xué)生活動(dòng)：師生共同得出湯姆生的原子棗糕模型。點(diǎn)評(píng)：用圖片或動(dòng)畫展示原子棗糕模型。

【課堂學(xué)習(xí)】

學(xué)習(xí)活動(dòng)一：α粒子散射實(shí)驗(yàn)

問題一：為什么用α粒子的散射現(xiàn)象可以研究原子的結(jié)構(gòu)？

原子的結(jié)構(gòu)非常緊密，用一般的方法是無法探測(cè)它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的，要認(rèn)識(shí)原子的結(jié)構(gòu)，需要用高速粒子對(duì)它進(jìn)行轟擊。而α粒子具有足夠的能量，可以接近原子中心。它還可以使熒光屏物質(zhì)發(fā)光。如果α粒子與其他粒子發(fā)生相互作用，改變了運(yùn)動(dòng)方向，熒光屏就能夠顯示出它的方向變化。研究高速的α粒子穿過原子的散射情況，是研究原子結(jié)構(gòu)的有效手段。

學(xué)生：體會(huì)α粒子散射實(shí)驗(yàn)中用到科學(xué)方法；滲透科學(xué)精神（勇于攀登科學(xué)高峰，不怕苦、不怕累的精神）的教育。

問題二：α粒子散射是怎么做的

α粒子散射實(shí)驗(yàn)的裝置，主要由放射源、金箔、熒光屏、望遠(yuǎn)鏡和轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤幾部分組成。

動(dòng)畫展示?粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置動(dòng)畫展示實(shí)驗(yàn)中，通過顯微鏡觀察到的現(xiàn)象。通過多媒體重點(diǎn)指出，熒光屏和望遠(yuǎn)鏡能夠圍繞金箔在一個(gè)圓周上運(yùn)動(dòng)，從而可以觀察 到穿透金箔后偏轉(zhuǎn)角度不同的?粒子。并且要讓學(xué)生了解，這種觀察是非常艱苦細(xì)致的工作，所用的時(shí)間也是相當(dāng)長的。

問題三：α粒子散射的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是什么？

絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后仍沿原來的方向前進(jìn)或只發(fā)生很小的偏轉(zhuǎn)，但有些α粒子發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn)，大約1/8000oo的α粒子偏轉(zhuǎn)角超過90，個(gè)別的甚至接近180，就像被彈回來了一樣。

學(xué)習(xí)活動(dòng)二：原子的核式結(jié)構(gòu)模型

請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)考慮：

問題一：α粒子出現(xiàn)大角度散射有沒有可能是與電子碰撞后造成的？

碰撞前后，質(zhì)量大的α粒子速度幾乎不變。只可能是電子的速度發(fā)生大的改變，因此不可能出現(xiàn)反彈的現(xiàn)象，即使是非對(duì)心碰撞，也不會(huì)有大角散射。

問題二：按照棗糕模型，α粒子在原子附近或穿越原子內(nèi)部后有沒有可能發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)？

對(duì)于α粒子在原子附近時(shí)由于原子呈中性，與ɑ粒子之間沒有或很小的庫侖力的作用，正電荷在原子內(nèi)部均勻的分布，α粒子穿過原子時(shí)，由于原子兩側(cè)正電荷將對(duì)它的斥力有相當(dāng)大一部分互相抵消，使α粒子偏轉(zhuǎn)的力不會(huì)很大，所以α粒子大角度散射說明棗糕模型不符合原子結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況。

問題三： 你認(rèn)為原子中的正電荷應(yīng)如何分布，才有可能造成ɑ粒子的大角度偏轉(zhuǎn)？為什么？

先通過課件師生分析，然后小組討論，推理分析得到盧瑟福的原子結(jié)構(gòu)模型。教師起引導(dǎo)和組織作用。

教師小結(jié)：實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)極少數(shù)ɑ粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，甚至反彈回來，表明這些ɑ粒子在原子中某個(gè)地方受到了質(zhì)量、電量均比它本身大得多的物體的作用，可見原子中的正電荷、質(zhì)量應(yīng)都集中在一個(gè)中心上。

①絕大多數(shù)?粒子不偏移→原子內(nèi)部絕大部分是“空”的。②少數(shù)?粒子發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)→原子內(nèi)部有“核”存在。

③極少數(shù)?粒子被彈回

表明：作用力很大；質(zhì)量很大；電量集中。點(diǎn)評(píng)：教師進(jìn)行科學(xué)研究方法教育：模型法（實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象）、→（分析推理）→（構(gòu)造模型）

（通過湯姆生的原子結(jié)構(gòu)模型到盧瑟福的原子的核式結(jié)構(gòu)模型的建立，既滲透科學(xué)探究的因素教學(xué)，又進(jìn)行了模型法的教學(xué)，并將盧瑟福的原子的核式結(jié)構(gòu)模型與行星結(jié)構(gòu)相類比，指出大自然的和諧統(tǒng)一的美，滲透哲學(xué)教育。通過學(xué)生對(duì)這三個(gè)問題的討論與交流，順理成章地否定了棗糕模型，并開始建立新的模型。希望這一部分由學(xué)生自己完成，教師總結(jié)，總 結(jié)時(shí)，突出湯姆生原子模型與?粒子散射實(shí)驗(yàn)之間的矛盾，可以將?粒子分別穿過棗糕模型和核式結(jié)構(gòu)模型的不同現(xiàn)象用動(dòng)畫模擬，形成強(qiáng)烈的對(duì)比，突破難點(diǎn)）

聯(lián)想在以前的學(xué)習(xí)中有哪些進(jìn)行了模型法的教學(xué)，在哪些方面的研究中可以應(yīng)用模型法來研究。

得到盧瑟福的原子的核式結(jié)構(gòu)模型后再展示立體動(dòng)畫?粒子散射模型，使學(xué)生有更清晰的直觀形象、生動(dòng)的認(rèn)識(shí)。

【例】 如圖為盧瑟福所做的α粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置的示意圖，熒光屏和顯微鏡一起分別放在圖中的A、B、C、D四個(gè)位置時(shí)，下述說法中正確的是()A．相同時(shí)間內(nèi)在A時(shí)觀察到屏上的 閃光次數(shù)最多

B．相同時(shí)間內(nèi)在B時(shí)觀察到屏上的閃光次數(shù)比放在A時(shí)稍少些 C．放在D位置時(shí)屏上仍能觀察到一些閃光，但次數(shù)極少 D．放在C、D位置時(shí)屏上觀察不到閃光

學(xué)習(xí)活動(dòng)三：原子的組成與原子核的大小 原子的中間有一個(gè)很小的核，它集中了所有的正電荷和幾乎所有的質(zhì)量，核外的電子繞核做圓周運(yùn)動(dòng)。原子的-10-15-14半徑在10m左右，原子核的大小在10～10m左右．原子核的半徑只有原子半徑的萬分之一，體積只相當(dāng)于原子體積的萬億分之一。相當(dāng)于一個(gè)體育館里的一個(gè)小石子。

學(xué)習(xí)活動(dòng)四：原子的核式結(jié)構(gòu)模型與經(jīng)典理論的矛盾

學(xué)生先自學(xué)，然后討論歸納：

矛盾1：繞核運(yùn)轉(zhuǎn)的電子會(huì)輻射電磁波，能量逐漸減小，最終電子落入核中，原子將不復(fù)存在。

矛盾2：電子繞核運(yùn)動(dòng)輻射的電磁波是連續(xù)分布的，但在實(shí)驗(yàn)室中觀察到的現(xiàn)象并非如此。

教師指出：矛盾的出現(xiàn)預(yù)示著新的理論的形成，也只有新的理論可以解決矛盾?？茖W(xué)就是這樣螺旋式前進(jìn)的。

隨堂練習(xí)：

1、(2013·福建高考)在盧瑟福α粒子散射實(shí)驗(yàn)中，金箔中的原子核可以看作靜止不動(dòng)，下列各圖畫出的是其中兩個(gè)α粒子經(jīng)歷金箔散射過程的徑跡，其中正確的是()

答案：C

2、在盧瑟福α粒子散射實(shí)驗(yàn)中，只有少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，其原因是()A．原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在一個(gè)很小 的核里 B．正電荷在原子內(nèi)是均勻分布的 C．原子中存在著帶負(fù)電的電子

D．原子的質(zhì)量在原子核內(nèi)是均勻分布的 答案 A

【板書設(shè)計(jì)】

第2節(jié) 原子的核式結(jié)構(gòu)模型

一、α粒子散射實(shí)驗(yàn)

1、實(shí)驗(yàn)裝置

2、實(shí)驗(yàn)結(jié)果

二、原子核式結(jié)構(gòu)模型

三、核式結(jié)構(gòu)模型與經(jīng)典理論的矛盾

第二篇：第一節(jié)原子的核式結(jié)構(gòu) 原子核

原來的方向前進(jìn)，但是有少數(shù)α粒子發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn)。這說明原子的正電荷和質(zhì)量一定集中在一個(gè)很小的核上。

盧瑟福由α粒子散射實(shí)驗(yàn)提出：在原子的中心有一個(gè)很小的核，叫原子核，原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里，帶負(fù)電的電子在核外空間運(yùn)動(dòng)。

盧瑟福出生于新西蘭。盧瑟福在英國劍橋大家卡文迪許實(shí)驗(yàn)室學(xué)習(xí)了三年，當(dāng)時(shí)領(lǐng)導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室的是卓越的物理學(xué)家湯姆生。

1896年，貝克勒耳發(fā)現(xiàn)了鈾鹽能發(fā)射出穿透力很強(qiáng)的輻射。不久盧瑟福就證明了這種“鈾射線”與Ｘ射線不同，他把能夠使大量原子電離但易被吸收的粒子叫α粒子后來證實(shí)（α粒子就氦核），α粒子帶正電，具有較大的功能，它的質(zhì)量是電子質(zhì)量的七千多倍。

盧瑟福是天才的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家，他利用當(dāng)時(shí)的實(shí)驗(yàn)條件，對(duì)原子的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。1909年，盧瑟福交給一位新來的學(xué)生、青年物理學(xué)家馬斯登一項(xiàng)簡(jiǎn)單的任務(wù)，要他數(shù)一數(shù)穿過各種物質(zhì)薄片（金、銅、鋁等）的α粒子，這些薄片是放在放射源和熒光屏之間的，盧瑟福想看一看馬斯登能不能看到什么奇異現(xiàn)象，當(dāng)時(shí)大家都接受湯姆生的原子模型，按照這種模型，α粒子應(yīng)該很容易地穿過原子球，不應(yīng)該發(fā)生散射現(xiàn)象，但是馬斯登注意到，雖然絕大多數(shù)的α粒子穿過了薄片，但是仍然可以看到散射現(xiàn)象——有一些粒子好像是跳回來了，實(shí)驗(yàn)重復(fù)了很多次，盧瑟福經(jīng)過深入的研究和思考以后，得出了下面的結(jié)論：原子是一個(gè)很復(fù)雜的系統(tǒng)，它有一個(gè)帶正電的核（原子核），在核周圍的一定軌道上轉(zhuǎn)動(dòng)著帶負(fù)電的電子。

1918年，盧瑟福接替退休的湯姆生的職位，擔(dān)任著名的卡文迪許實(shí)驗(yàn)室主任，他在那里一直工作到逝世。

有關(guān)α粒子散射實(shí)驗(yàn)，下列說法中正確的是（）

絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后不改變方向；

α粒子碰到電子后運(yùn)動(dòng)方向幾乎不發(fā)生改變；

α粒子散射實(shí)驗(yàn)，肯定了湯姆生的原子結(jié)構(gòu)模型；

α粒子散射實(shí)驗(yàn)，是盧瑟福原子核式結(jié)構(gòu)模型的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

［作業(yè)布置］

第三篇：原子核結(jié)構(gòu)的教案設(shè)計(jì)

新課標(biāo)要求

1、知識(shí)與技能

(1)知道原子核的組成，知道核子和同位素的概念。

2、過程與方法

(1)通過觀察，思考，討論，初步學(xué)會(huì)探究的方法;

(2)通過對(duì)知識(shí)的理解，培養(yǎng)自學(xué)和歸納能力。

3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀

(1)樹立正確的，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)研究態(tài)度;

(2)樹立辨證唯物主義的科學(xué)觀和世界觀。

教學(xué)重點(diǎn)：原子核的組成。

教學(xué)難點(diǎn)：如何利用磁場(chǎng)區(qū)分質(zhì)子與中子

教學(xué)方法：教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生討論、交流。

教學(xué)用具：投影片，多媒體輔助教學(xué)設(shè)備

1、原子核的組成問提：質(zhì)子：由誰發(fā)現(xiàn)的?怎樣發(fā)現(xiàn)的?中子：發(fā)現(xiàn)的原因是什么?由誰發(fā)現(xiàn)的?(盧瑟福用粒子轟擊氮核，發(fā)現(xiàn)質(zhì)子。查德威克發(fā)現(xiàn)中子。發(fā)現(xiàn)原因：如果原子核中只有質(zhì)子，那么原子核的質(zhì)量與電荷量之比應(yīng)等于質(zhì)子的質(zhì)量與電荷量之比，但實(shí)際卻是，絕大多數(shù)情況是前者的比值大些，盧瑟福猜想核內(nèi)還有另一種粒子)

小結(jié)：

①質(zhì)子(proton)帶正電荷，電荷量與一個(gè)電子所帶電荷量相等，中子(nucleon)不帶電，②數(shù)據(jù)顯示：質(zhì)子和中子的質(zhì)量十分接近，統(tǒng)稱為核子，組成原子核。

提問：③原子核的電荷數(shù)是不是電荷量?④原子荷的質(zhì)量數(shù)是不是質(zhì)量?

提示：③不是，原子核所帶的電荷量總是質(zhì)子電荷的整數(shù)倍，那這個(gè)倍數(shù)就叫做原子核的電荷數(shù)。

④原子核的質(zhì)量幾乎等于單個(gè)核子質(zhì)量的整數(shù)倍，那這個(gè)倍數(shù)叫做原子核的質(zhì)量數(shù)。

小結(jié)：③原子核的電荷數(shù)=質(zhì)子數(shù)=核外電子數(shù)=原子序數(shù)

④原子核的質(zhì)量數(shù)=核子數(shù)=質(zhì)子數(shù)+中子數(shù)

⑤符號(hào)表示原子核，X：元素符號(hào);A：核的質(zhì)量數(shù);Z：核電荷數(shù)

一種鈾原子核的質(zhì)量數(shù)是235，問：它的核子數(shù)，質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)分別是多少?(核子數(shù)是235，質(zhì)子數(shù)是92，中子數(shù)是143)

2、同位素(isotope)

(1)定義：具有相同質(zhì)子數(shù)而中子數(shù)不同的原子，在元素周期表中處于同一位置，因而互稱同位素。

(2)性質(zhì)：原子核的質(zhì)子數(shù)決定了核外電子數(shù)目，也決定了電子在核外的分布情況，進(jìn)而決定了這種元素的化學(xué)性質(zhì)，因而同種元素的同位素具有相同的化學(xué)性質(zhì)。

提問：列舉一些元素的同位素?

提示：氫有三種同位素：氕(通常所說的氫)，氘(也叫重氫)，氚(也叫超重氫)，符號(hào)分別是：。

碳有兩種同位素，符號(hào)分別是。

第四篇：原子的核式結(jié)構(gòu)模型-教學(xué)反思

《原子的核式結(jié)構(gòu)》教學(xué)反思

根據(jù)學(xué)生的心理特點(diǎn)，將學(xué)習(xí)內(nèi)容分為二學(xué)習(xí)個(gè)模塊：模塊一（電子的發(fā)現(xiàn)、湯姆生模型）、模塊二（α粒子散射實(shí)驗(yàn)、盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型）,充分發(fā)揮學(xué)生的想象力和主動(dòng)性,通過巧妙新穎的教學(xué)設(shè)計(jì)，創(chuàng)設(shè)一些具有感染力的教學(xué)情境，讓學(xué)生扮演主角，最大限度地調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，才能激活課堂氣氛，培養(yǎng)學(xué)生的各種能力，尤其是創(chuàng)新能力。

在本節(jié)教學(xué)中，應(yīng)用信息技術(shù)進(jìn)行探究式學(xué)習(xí),使堂課氣氛始終非常活躍，由于教材教學(xué)內(nèi)容被有效挖掘，教學(xué)設(shè)計(jì)獨(dú)特、新穎，因此教學(xué)效果較為理想。讓學(xué)生經(jīng)歷“提出問題、猜測(cè)與假設(shè)、分析論證、交流與合作”的科學(xué)探究過程, 讓科學(xué)思維方法的熏陶,以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。不僅使學(xué)生理解掌握了科學(xué)探索常用的思維方法，而且激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)造熱情和欲望，增強(qiáng)了他們的自信心。

物理學(xué)作為一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，真正的實(shí)驗(yàn)具有客觀真實(shí)性，對(duì)學(xué)生起直接的啟發(fā)引導(dǎo)作用，媒體應(yīng)用于物理學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，要考慮到計(jì)算機(jī)的輔助功能，突出它在常規(guī)教學(xué)無法達(dá)到理想效果時(shí)的特殊功效，模擬微觀現(xiàn)象，使之變小為大、變快為慢、變復(fù)雜為簡(jiǎn)單，以幫助學(xué)生進(jìn)行想象進(jìn)而理解原子的核式結(jié)構(gòu)。能做的實(shí)驗(yàn),千萬不能用媒體來代替實(shí)驗(yàn)．同時(shí)要兼顧到，信息技術(shù)應(yīng)用于物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，不能僅僅停留在“仿真實(shí)驗(yàn)”，而要充分利用多媒體的特殊性，在實(shí)驗(yàn)思想上下功夫，突出實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思想，為學(xué)生探究物理提供服務(wù)．

成功的教學(xué)是一種創(chuàng)造，我深感物理課堂教學(xué)是一門博大精深的藝術(shù)，是無止境的。作為一名物理教師，要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，關(guān)鍵問題是要在物理教學(xué)中充分挖掘教材，要有創(chuàng)新意識(shí)，敢于突破傳統(tǒng)教學(xué)模式的束縛，創(chuàng)造性地構(gòu)建新穎的、符合學(xué)生身心發(fā)展的教學(xué)設(shè)計(jì)，始終把學(xué)生當(dāng)作課堂教學(xué)的主體，充分讓他們扮演主角，動(dòng)手動(dòng)腦。只有這樣，才能使我們培養(yǎng)的學(xué)生在未來日趨激烈的國際競(jìng)爭(zhēng)中具有強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)力，永遠(yuǎn)立于不敗之地。

第五篇：盧瑟福α粒子散射實(shí)驗(yàn)與原子核式模型的建立

盧瑟福α粒子散射實(shí)驗(yàn)與原子核式模型的建立

1907年7月，盧瑟福從蒙特利爾到達(dá)曼徹斯特，成為曼徹斯特實(shí)驗(yàn)室主任，10月他擔(dān)任了該城維多利亞大學(xué)朗斯沃席（Lanysworthy）物理學(xué)教授的職務(wù)。他最早的行動(dòng)之一是理出一個(gè)“可能研究”的項(xiàng)目清單，其中之一是“α射線的散射”。這是他與蓋革合作的幾個(gè)課題之一。蓋革從1906年

起就一直在曼徹斯特，是盧瑟福的前任舒斯特（Schuster

Arthur，1851～1934）的助手。

1908年6月，蓋革獨(dú)立完成的一篇關(guān)于α粒子散射的文章，α粒子的輻射源是從幾毫克溴化鐳（RaBr2）中射出的一束很確定的α射線，散射體是一塊薄金箔或鋁箔；用閃

爍計(jì)數(shù)法來檢測(cè)α粒子。兩種材料都用來作過觀察，但是更多的是用金箔，箔片厚度相等。蓋革得出結(jié)論：“某些α粒

子被偏轉(zhuǎn)到一個(gè)相當(dāng)大的角度??更充分的研究將使我們

能夠從理論的觀點(diǎn)探索這一結(jié)果。”

1909年初的一天，當(dāng)盧瑟福步入蓋革的房間的時(shí)候。房里還有蓋革的一位“在科學(xué)上充滿樂趣和激情”20歲大學(xué)本科生的年輕助手，他的名字叫歐內(nèi)斯特·馬斯頓（Marsden Sir Ernest，1889～1970）。馬斯頓回憶說：“有一天盧瑟福走進(jìn)房間，當(dāng)時(shí)我們正在那兒計(jì)數(shù)α粒子，他轉(zhuǎn)向我說：‘你們用一塊金屬表面直接反射α粒子，看能否得到什么效果?！也灰詾樗谕玫绞裁唇Y(jié)果，但這個(gè)預(yù)感正如其他諸多預(yù)感一樣，說不定會(huì)使我們觀察到一些東西??令我驚奇的是，我確實(shí)觀察到了期待中的效果??我清楚地記得一星期以后，當(dāng)我在通向盧瑟福私人房間的樓梯上遇到他時(shí)，向他報(bào)告了這個(gè)結(jié)果。”

1909年5月由蓋革和馬斯頓提交的一篇論文，粒子輻射源是鐳射氣形成的氡（Rn222），還是利用閃爍計(jì)作為探測(cè)器。主要的結(jié)論是：“大約有1/8000的入射α粒子被反射”，即散射角超過90o。文章中也含有被散射的α粒子的總數(shù)目的初始信息，他們還把這一散射視為散射箔金屬的函數(shù)。1/8000，對(duì)于這樣的實(shí)驗(yàn)事實(shí)，盧瑟福感到十分驚奇。正如他曾經(jīng)描述過他對(duì)這一結(jié)果的反應(yīng)：“這種事情如此地不可能，就好象你用15英寸的炮彈射擊一層薄紙，但炮彈卻被薄紙彈回來打中自己一樣的不可思議?！币?yàn)閺呐ｎD力學(xué)的計(jì)算我們知道，當(dāng)入射的質(zhì)量大于靶粒子時(shí)，它是只會(huì)受到散射角小于90°的向前散射。而根據(jù)當(dāng)時(shí)流行的J．J．湯姆遜原子模型，原子質(zhì)量和電荷被認(rèn)為是均勻分布在原子球體內(nèi)，這樣分散的分布是無法使得運(yùn)動(dòng)得很快、具有很大動(dòng)量的粒子往回散射的。對(duì)于這個(gè)結(jié)果，他首先考慮到α粒子是受到電磁力的作用。在運(yùn)用庫侖定律計(jì)算后，他發(fā)現(xiàn)要使速度驚人的α粒子彈回來，必定是其受到原子內(nèi)的強(qiáng)電場(chǎng)作用，而要達(dá)到這個(gè)強(qiáng)度，原子內(nèi)正電荷必須集中在直徑為 厘米的球形范圍內(nèi)，且這個(gè)小球是很重的，這說明了什么？這說明原子里的大部分是空蕩蕩的！據(jù)此盧瑟福不得不假設(shè)原子中的正電荷和質(zhì)量并非均勻分布而是集中于一點(diǎn)上。

但1910年，J．J．湯姆遜為了進(jìn)一步展開自己提出的原子模型，又提出了關(guān)于高速帶電粒子穿透物質(zhì)薄層時(shí)散射角分布的理論（多次散射理論），并被克勞瑟（J．A．Crowther）通過β射線散射的實(shí)驗(yàn)所證實(shí)。此時(shí)的盧瑟福，因受到J．J．湯姆遜的實(shí)心帶電球原子模型，無法用小角度散射的積累（復(fù)合散射）予以解釋而感到迷惑不解。此后，盧瑟福反復(fù)思考，一個(gè)偶然的α粒子為什么會(huì)偏轉(zhuǎn)? 為何α粒子的大角散射不能用大量小角的積累(復(fù)合散射理論)來解釋？在反復(fù)計(jì)算實(shí)驗(yàn)結(jié)果后得出一個(gè)重要的結(jié)論：絕大多數(shù)的大角散射應(yīng)為一次碰撞的結(jié)果。從而準(zhǔn)確地描述了解決原子有核模型問題的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)——整個(gè)的偏轉(zhuǎn)必須是單獨(dú)的一次完成的結(jié)果，因此就必須假定在原子內(nèi)部有強(qiáng)電場(chǎng)的存在，而原子有核模型可以提供這樣的強(qiáng)電場(chǎng)。

盧瑟福在后來的論文開頭是這樣寫的：“眾所周知，α、β粒子與物質(zhì)原子碰撞之后將從其直線運(yùn)動(dòng)偏折。對(duì)于β粒子，要比α粒子散射得更厲害，因?yàn)棣铝Ｗ拥膭?dòng)量和能量小得多。這些快速運(yùn)動(dòng)粒子的軌道會(huì)穿越原子，并且觀測(cè)到的偏折是由于原子系統(tǒng)中存在著強(qiáng)電場(chǎng)，這兩點(diǎn)似已無疑問。一般都假設(shè)，α、β射線在穿過物質(zhì)薄片時(shí)遭到的散射是由于物質(zhì)原子多次微弱散射的結(jié)果。但是蓋革和馬斯登的α射線散射觀測(cè)卻表明α射線有一部分經(jīng)單次碰撞必定會(huì)遭到大于直角的偏折。例如他們發(fā)現(xiàn)，入射α射線的一小部分，大約兩千分之一，在穿過約0.00004厘米厚的金箔時(shí)發(fā)生了平均為90°角的偏折。蓋革隨后證明，α射線穿過這樣厚的金箔，其偏折角最可幾值約為0.87°。根據(jù)概率論作一簡(jiǎn)單計(jì)算，表明α粒子偏折到90°角的機(jī)會(huì)是極小的。另外，可以看到，如果把大角度偏折看成是多次小偏折造成的，則α粒子的大角度偏折應(yīng)按期待的概率規(guī)律有一定分布，但實(shí)際上并不服從這個(gè)概率規(guī)律。似乎有理由假設(shè)，大角度偏折是由于單個(gè)原子的碰撞，因?yàn)榈诙闻鲎材墚a(chǎn)生大角度的機(jī)會(huì)在大多數(shù)情況下是極為微小的。簡(jiǎn)單的計(jì)算表明，原子一定是處于強(qiáng)大電場(chǎng)的位置中，以致于一次碰撞竟能產(chǎn)生這樣大的偏折?！?/p>

盧瑟福感到非要做理論物理學(xué)家不可，這是因?yàn)槿绻贿@樣，他就不能解釋來自他實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。蓋革回憶大致是1910年末或 1911年初：“有一天［盧瑟福］來到我的房間，心清顯然非常之好，他告訴我他現(xiàn)在知道這原子是怎么樣的了，以及大角散射意味著什么。”1911年3月7日，盧瑟福把他的主要結(jié)果以題為《物質(zhì)對(duì)α與β粒子的散射及原子的結(jié)構(gòu)》論文呈交給曼徹斯特文學(xué)和哲學(xué)學(xué)會(huì)，具有決定意義的文章出現(xiàn)在《哲學(xué)雜志》5月號(hào)上。盧瑟福的原子模型引用了散射截面?(?)的概念，其結(jié)果可以寫為：

(NeQ)

2，其中υ，m，Q分別是α粒子的速度、質(zhì)量和電荷。Ne是核的?(?)?2244m?sin?/2

帶電量。盧瑟福散射截面表式包含的信息顯然比這些數(shù)據(jù)多得多。盧瑟福證實(shí)了他的理論在定性上符合蓋革和馬斯頓的大角度散射，與原子序數(shù)相關(guān)，以及符合蓋革有關(guān)平均的散射角的結(jié)果。蓋革記得，“可能就在同一天，我開始檢驗(yàn)盧瑟福預(yù)言的粒子數(shù)和散射角之間的關(guān)系”。后來蓋革與馬斯頓進(jìn)一步合作，并得到的結(jié)果令人滿意。

盧瑟福的原子核式模型認(rèn)為：在原子中心有一個(gè)體積很

小的帶正電的核，這個(gè)核具有原子的大部分質(zhì)量，電子

沿軌道繞核旋轉(zhuǎn)，像行星繞太陽一樣。某元素原子核的正電荷數(shù)等于該元素在周期表上的序數(shù)，也就是沿軌道

旋轉(zhuǎn)的電子數(shù)。因此就整個(gè)原子來說，在電荷上是中性的。盧瑟福的原子模型還有以下事實(shí)作證：重元素比輕

元素散射的α粒子多得多，這是由于重元素的核電荷和

質(zhì)量比較大的緣故。

盧瑟福對(duì)自己提出的模型頗有信心，但是這一模型

也有在當(dāng)時(shí)看來無法克服的困難。譬如：原子的穩(wěn)定性

就是一例，電子如果繞核旋轉(zhuǎn)，按麥克斯韋的電磁理論，電子將釋放電磁能量，而且可以很容易算出，只需要很短的時(shí)間（百分之幾秒）電子就將失去全部的動(dòng)能，因而將迅速被帶正電的核吸引到核上去，就像宇宙空間的隕石由于萬有引力而落到地球上一樣，即“原子坍塌”。但宇宙中的原子并沒有坍塌，多少億年之后的今天，原子仍然存在就是一個(gè)的證明（這一困難在幾年之后由玻爾解決了）。帶電的核由于同性相斥，核內(nèi)各個(gè)組成部分?jǐn)D得那么緊，相互排斥力很大，那它們又怎么能夠結(jié)合在一起呢？這個(gè)嚴(yán)重的問題，直到近50

年以后才由新的理論來解決。此后，盧瑟福公式有了許多精細(xì)的改進(jìn)：原子中電子對(duì)原子核的庫侖場(chǎng)的屏蔽，原子中電子自身對(duì)散射的貢獻(xiàn)，自旋和相對(duì)論效應(yīng)，有限原子核大小的影響，固態(tài)效應(yīng)——以及強(qiáng)相互作用的影響等等引起的修正。