卢瑟福散射实验 (3).doc

卢瑟福散射实验 姓名：张弢 学号：pb210013 院系：0611 实验目的：本实验通过卢瑟福核式模型，说明α粒子散射实验，验证卢瑟福散射理论；并学习应用散射实验研究物质结构的方法。 实验原理：1库伦偏转角： 当α粒子进入原子核库仑场时，一部分动能将改变为库仑势能。设α粒子最初的的动能和角动量分别为E和L，由能量和动量守恒定律可知： （1） （2） 由（1）式和（2）式可以证明α粒子的路线是双曲线，偏转角θ与瞄准距离b有如下关系： （3） 设，则 2．卢瑟福散射公式： 实验内容： 1．双向转动散射靶台360度，使。 2．开始抽真空，用力压住真空室盖。 3．调节放大倍数，使示波器脉冲信号最大而又不饱和，即合适阈值。 4. 在内每隔，在2秒内计粒子数，确定的位置。 5．从到，每隔，测粒子数（200—2000秒每次） 6．关真空泵电源，对真空泵室缓慢放气。 7．作的关系图。 8．作关系图。 数据处理： 角度(θ) 30 35 40 45 50 时间(t) 300 600 800 1000 2000 计数值（N） 445 349 265 189 270 对数据进行归一化：P＝ 0.0045 0.0082 0.0137 0.0214 0.0319 N’ 445 209.4 132.5 81 57.8 P 2.18 1.71 1.81 1.73 1.82 由以上数据得图： （1） 分析：实验结果与理论推导的结果有较大偏差。实验结果Ｐ不是一常数。我觉得有如下几点原因： 1. 真空室抽气不够彻底影响了粒子的运动。 2. 实验装置存在一定的误差，计数可能有偏差。 3. 可能在做实验时由于同学的手机收发短信的电磁波使粒子在磁场中运动而影响了粒子的正常运动轨迹，导致粒子数出现偏差。 (2)角度和N的关系图： 由图知，上述二者近似为一条直线，表明单位时间内射在铝箔上的粒子数与成正比。 误差分析： 实验数据与理论值存在较大误差。理论上在真空条件下测量不同角度P＝应该是一个常数，但图中显然不是。 分析误差： 1 散射真空室并非真正的真空状态，用抽气机抽气可以抽去真空室内部分空气，但离真正的真空差的还很远。 2．我们在同一偏转角度和相同时间段的情况下，两次读数差别明显，这与α粒子源辐射粒子的随机性也有关。同时，我们组仪器的α粒子源单位时间放出的α粒子较少，这在一定程度上也会增大误差，如果延长实验时间，可以在一定程度上减少误差。 3．可能与α粒子的不停衰变有关，考虑到半衰期，应该不是重要原因。 思考题： 1． 根据卢瑟福公式应为常数，本实验的结果有偏差吗？试分析原因。 答：实验结果有偏差，因为确定零度角时有误差，所以放射源、金箔靶、探测器不是准确的在一条直线上。另外，因为真空室有一定的真空度，其中残留的空气分子可能和alpha粒子碰撞使后者改变方向，造成测得的N值不准确，这些都是造成实验误差的原因。