3.
探究原子结构的奥秘。
(情景提供)19世纪以前,人们一直以为原子是不可分的,直到1887年,汤姆生发现了带负电的电子后,才引起人们对原子结构模型的探索。
(提出问题)电子带负电,原子不带电,说明原子内存在着带正电荷的部分,它们是均匀分布还是集中分布的呢?
(进行实验)1910年英国科学家卢瑟福进行了著名的α粒子轰击金箔实验。
实验做法如图所示:
⑴放射源——放射性物质放出α粒子(带正电荷),质量是电子质量的7 000倍;
⑵金箔——作为靶子,厚度1 μm,重叠了3 000层左右的原子;
⑶荧光屏——α粒子打在上面发出闪光;
⑷显微镜——通过显微镜观察闪光,且通过360度转动可观察不同角度α粒子的到达情况。
(收集证据)绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进,但是有少数α粒子却发生了较大的偏转,并且有极少数α粒子的偏转超过90°,有的甚至几乎达到180°,像是被金箔弹了回来。
(猜想与假设)α粒子遇到电子后,就像飞行的子弹碰到灰尘一样,运动方向不会发生明显的改变,而结果却出乎意料,除非原子的大部分质量集中到了一个很小的结构上,否则大角度的散射是不可能的。
(解释与结论)