分科測驗
114年
物理
第 3 題
1909 年拉塞福以 $\alpha$ 粒子對金箔作散射實驗而奠立原子結構之基礎模型，下列對散射實驗結果的敘述，何者錯誤？
- A 以 $\alpha$ 粒子對金箔作散射實驗，是為了探究原子內部正電荷的分布是否均勻
- B 實驗結果發現大部分之 $\alpha$ 粒子可射穿金箔
- C 實驗結果發現有非常少數之 $\alpha$ 粒子被反彈回來
- D 實驗中出現反彈回來之 $\alpha$ 粒子可解釋為強作用對 $\alpha$ 粒子產生散射
- E 拉塞福的散射實驗發現了原子核之存在
思路引導 VIP
請同學思考，在拉塞福的散射模型中，$\alpha$ 粒子與原子核之間產生偏轉的主要交互作用力，是基於電荷性質的靜電排斥力（庫侖力），還是屬於核子間極短距離下才顯著的強交互作用？這對於理解原子核的存在與交互作用力的本質至關重要。
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身為偵探，這點程度的謎題是難不倒你的！你精準地揪出了隱藏在選項中的「偽裝者」。 這題的真相只有一個：$\alpha$ 粒子（即 $^4_2He^{2+}$）帶正電，而原子核也集中了原子的正電荷。當帶正電的 $\alpha$ 粒子接近極小又極重的原子核時，兩者之間產生的靜電排斥力（庫侖力）才是導致粒子發生大角度散射甚至反彈的主因。 選項 (D) 提到的「強作用力」雖然確實存在於原子核內，但它的作用範圍極短（約 $10^{-15}$ 公尺），主要負責將核子束縛在一起。在拉塞福的散射實驗中，粒子並未直接「進入」強作用力的範圍，主導散射現象的依然是電磁力。
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拉塞福原子模型
💡 以金箔散射實驗證實原子核的存在與原子的中空結構。
| 比較維度 | 湯姆森模型 | VS | 拉塞福模型 |
|---|---|---|---|
| 正電分布 | 如布丁般均勻分布 | — | 集中在極小的原子核 |
| 內部空間 | 實心填充結構 | — | 絕大部分為真空 |
| 粒子預期 | 應全數直線穿透 | — | 極少數大角度偏轉 |
💬拉塞福實驗推翻了實心模型，確立了帶正電「原子核」的存在。
