現在來介紹一下盧瑟福散射。首先我們要了解幾個事實：

1）入射的α粒子是高能的，所謂高能指的是α粒子具有很大的動能，盧瑟福曾經把它們比作是15英寸大炮的炮彈。15英寸是當時英國皇家海軍口徑最大的大炮。這麼大的動能，它轟擊的物件是什麼呢？

一艘伊麗莎白女王級戰列艦，上面有8門15英寸（381mm）火炮。

2）作為被高能α粒子轟擊的物件，是一個金屬箔，通俗的說就是把金屬壓的很扁很扁的一個小薄片，金屬的延展性是很好的，這個箔薄到只有1微米，換句話說只有大約一萬層原子厚，或1000奈米。

盧瑟福散射實驗裝置示意圖。

按照盧瑟福的比喻，這就是一片紙巾（tissue paper），我們用15英寸的巨炮轟擊一片紙巾，比如打出去一萬發炮彈，你設想會發生什麼情況？按照常理，不要說是一萬發炮彈，就是十萬發炮彈，肯定是發發穿透紙巾。

實驗結果是，絕大部分α粒子都直接穿透了金屬箔，幾乎不受金屬箔的影響，但也有極少數α粒子被金屬箔散射了，即α粒子的運動方向發生偏轉了。

大部分α粒子的散射角為0，也有幾十個α粒子的散射角接近180°

根據實驗，有1/8000的α粒子會被金屬箔彈回來，甚至有些α粒子會以散射角180°發生偏轉。換句話說，有些15英寸巨炮發射出的炮彈被紙巾彈回來了，最後把15英寸的巨炮給炸掉了。

我們要解釋這個現象就必須對原子的結構做一個合理的猜測。在盧瑟福的時代，人們已經知道原子裡面有負電（或電子），電子的大小是很小很小的，小於1費米（10的負15次方米）。而同時人們又可以根據物質的密度，原子量等資訊計算出原子的尺寸，假設原子在金屬裡是密堆積的話，原子的尺寸是1埃（10的負10次方米）。

換句話說原子很大，而其中帶負電的電子很小，那麼原子中的正電是如何分佈的呢？

如果原子中正電不是集中分佈（湯姆遜模型），α粒子就不會發生大角度散射；正電必須集中到1費米的區域，才能解釋大角度α粒子散射。

盧瑟福散射實驗告訴我們，原子中的正電必須是集中分佈的，即全部正電必須集中分佈在一點（1費米），只有這樣才能解釋大角度的α粒子散射。換句話說原子裡面很空，中間是正電集中在1費米的區域，叫做“原子核”，周圍是帶負電的電子，電子可以看做是一個點（迄今為止的實驗還從來沒有測定過電子大小的下限）。

如果我們把原子看做是一個操場的話，那麼原子核的大小就是操場上的一個小螞蟻的大小。

α粒子散射實驗結論

1911年，盧瑟福在α粒子散射實驗的基礎上，提出了原子核式結構模型。原子的中心叫原子核，帶正電，佔很小的體積，但其密度很大，幾乎集中了原子的全部質量；帶負電的電子在不同的軌道上繞著原子核運動，就像地球繞著太陽運動一樣。

歷史

道爾頓的學說認為原子是一個不可再分的實心球，但湯姆森發現原子中的電荷，因此他在道爾頓的模型上作出改進。他認為原子呈球狀充斥著正電荷，而帶負電荷的電子則像一粒粒葡萄乾一樣鑲嵌其中，這就是原子的“葡萄乾布丁”模型。盧瑟福的α粒子散射實驗的目的是想證實湯姆森原子模型的正確性，實驗結果卻成了否定湯姆森原子模型的有力證據，在此基礎上，盧瑟福提出了原子核式結構模型。

現象及其原因大多數α粒子能穿透金箔而不改變原來的運動方向（原因：原子核很小，原子內部有很大空間。）一小部分α粒子改變了原來的運動方向（原因：原子核帶正電，α粒子途經原子核附近時受到斥力而改變了運動方向。）有極少數α粒子被彈了回來（原因：原子核質量比α粒子大很多，且體積很小，所以當α粒子正碰到原子核被彈了回來，且是很少被彈回。）