
人们在研究原子构造时提出过很多模型,此中比较出名的是 枣糕模型和核式构造模型, 它们的模型表示图如下图. 以下说法中 正确的选项是 ( ) A. α粒子散射实验与枣糕模型和核式构造模型的成立没关 B. 科学家经过 α粒子散射实验否认了枣糕模型,成立了核式构造模型 C. 科学家经过 α粒子散射实验否认了核式构造模型,成立了枣糕模型 D. 科学家经过 α粒子散射实验否认了枣糕模型和核式构造模型,
α粒子散射实验是原子结构认知史上的转折点,它直接否定了汤姆逊的“枣糕模型”,催生了卢瑟福的核式结构模型。1909年,卢瑟福指导盖革和马斯登用α粒子轰击金箔时发现:绝大多数粒子直线穿过,少数发生小角度偏转,约1/8000的粒子出现超过90°的大角度散射,甚至被直接弹回。这一结果与枣糕模型的预测完全矛盾——该模型认为正电荷均匀分布于原子中,无法产生足以偏转α粒子的强电场。
卢瑟福通过数学推导指出,只有假设原子的正电荷和质量集中在一个直径仅10⁻¹⁵米的核心(原子核),才能解释大角度散射现象。他比喻这好比“用15英寸炮弹轰击 tissue 纸,炮弹却被弹回”。1911年,他提出核式模型:原子中心是带正电的原子核,电子像行星般绕核运动,原子内部99.9%以上是真空。
这一模型的核心证据来自后续实验验证:盖革-马斯登实验证实散射粒子数与散射角的四次方成反比(卢瑟福散射公式),且与靶物质厚度、核电荷数平方成正比。查德维克1920年进一步测得原子核电荷数等于元素原子序数,最终确立了核式结构的正确性。
从汤姆逊的“枣糕”到卢瑟福的“行星”,这场科学革命揭示了一个深刻逻辑:当实验现象与现有理论冲突时,需要重构基本假设。如果α粒子散射实验中没有那1/8000的“反常”反弹,人类对原子结构的认知可能还要在黑暗中摸索更久——这正是科学史上“小概率事件改变大世界”的经典案例。正确答案为B。