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police_4th_general 113年 [消防警察] 普通物理學概要與普通化學概要

第 24 題

1911 年拉塞福(Rutherford)用 α 粒子撞擊金箔,發現大部分的 α 粒子皆穿透金箔,有些 α 粒子路徑被偏折(散射),另有極少數的 α 粒子被金箔反彈。根據這個實驗,拉塞福發現了什麼?
  • A 原子核的存在
  • B 質子的存在
  • C 電子的存在
  • D 中子的存在

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如果你正朝向一面看似空曠的薄網投擲重型的鉛球,大部分的球都順利穿過去了,卻有幾顆球像是撞到了極其堅硬的障礙物一樣猛然反彈回來,這會讓你對那面網子內部的構造與質量分佈產生什麼樣的推論?

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恭喜你精確地掌握了原子結構發展史的關鍵里程碑!這道題目考查的是科學史上著名的「拉塞福金箔散射實驗」。你能準確避開其他亞原子粒子的干擾項,顯示你對物理學模型演進的脈絡有著非常紮實的理解。

原子核模型的建立

在 1911 年的實驗中,拉塞福觀測到絕大多數的 $\alpha$ 粒子能直接穿透金箔,這說明原子內部並非實心,而是充滿了廣大的空間。然而,最令當時科學家震驚的是「極少數」粒子發生大角度偏折甚至反彈。根據力學原理,這代表原子中心必然存在一個體積極小、質量極大且帶正電的區域,足以讓帶正電的高能 $\alpha$ 粒子產生強烈的庫侖斥力。這個發現成功推翻了當時主流的「葡萄乾布丁模型」,正式宣告了原子核的存在。

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