卢瑟福核式模型是理解α粒子散射现象的基础。首先，我们来探讨α粒子在原子核库仑场中的偏转情况。

库仑散射理论表明，当α粒子以速度v撞击质量较大的原子核时，其运动方向会发生偏转，偏转角θ与原子核的库仑力有关。偏转角与瞄准距离b的关系可用公式(3)表示，其中b是α粒子与原子核无作用时的最小距离。通过能量和动量守恒，可以证明α粒子的运动轨迹是双曲线，公式(4)给出了偏转角与瞄准距离的具体关系。

进一步，卢瑟福散射公式解决了实验中无法直接测量的b参数问题。散射角与瞄准距离之间的关系表明，α粒子倾向于在特定角度范围内散射，形成一个以b为内半径，以θ为外半径的环形区域。公式(7)和(8)给出了散射概率和微分散射截面的概念，这些公式是实验验证卢瑟福理论的关键。

实验验证方法包括：（1）改变金靶厚度以验证计数率与靶厚度的关系；（2）改变α粒子能量验证能量依赖关系；（3）改变散射角验证与散射角的关系，这是卢瑟福理论的重要证据。

卢瑟福散射实验装置由真空室、电子学系统和步进电机控制系统组成，其中真空室包含放射源、散射样品台、粒子探测器等。通过精确控制散射角度，可以细致地测量散射现象。

卢瑟福的α粒子散射实验结果颠覆了汤姆孙的葡萄干面包模型，显示出原子内部结构的复杂性。大角散射现象直接揭示了原子核的存在，证明了有核模型的正确性，并给出了原子核半径的上限。这一实验对现代原子结构研究具有里程碑式的意义。

扩展资料

近代物理科学发展史中最重要的实验之一。1897年汤姆逊（J.J.Thomson）测定电子的荷质比，提出了原子模型，他认为原子中的正电荷分布在整个原子空间，即在一个半径R≈10m区间，电子则嵌在布满正电荷的球内。电子处在平衡位置上作简谐振动，从而发出特定频率的电磁波。但很快卢瑟福（E.Rutherford）等人的实验否定这一模型。1909年卢瑟福和他的助手盖革（H.Geiger）及学生马斯登（E.Marsden）在做α粒子和薄箔散射实验时观察到绝大部分α粒子几乎是直接穿过铂箔，但偶然有大约1/800α粒子发生散射角大于90。不能用汤姆逊原子模型来解释。