盧瑟福散射實驗報告(實驗研究)

盧瑟福散射實驗報告

實驗步驟：

1. 測量α粒子在空氣中的射程，計算α粒子的能量E

a) 將空靶插入卡槽，測量靶到探頭的距離l 1 和源到探頭的距離l 2 ，并記錄室溫T

b) 蓋上真空室上蓋，開啟機械泵電源將真空室抽真空。

c) 打開測量軟件，從-5°測到5°,以1°為步長測α粒子能譜峰區計數，每個角度測60s，

確定物理0°角；

d) 靶臺轉至物理0°角，測ROI 計數120s；

e) 關閉電磁閥2，緩慢放氣至6.0kPa 左右后停止放氣。

f) 在6~30kPa 范圍測氣壓對計數的影響，測4 個點（連同氣壓為0 的點共至少5 個

點），每點測120s。

g) 繪制P-N曲線，得到α粒子的平均射程及能量

2. 驗證關系

a) 緩慢放完氣后，打開真空室蓋子，換上金靶，合上蓋子抽真空。

b) 在-5°~5°范圍以1°為步長測α粒子能譜峰區計數，每個角度測90s，確定物理0°角；

c) 在10°~25°范圍選5 個角度測散射計數，每個角度根據計數率調整測量時間。

d） 繪制N-θ曲線，并與理論值比較。

數據分析：

1. α粒子射程及能量

確定物理零度角：

-5 -4 -3 -2 -1

角度/°

選區計數

73625 73675 69831 61991 51905

由數據可得-4°時計數最多，故物理0°角為-4°。

改變真空室氣壓，記錄120s內探測器計數，繪制P-N關系圖

實驗參考

1

對曲線進行線性擬合，得到N = -2750.3P + 150823 ，相關系數R2 = 0.988

由解析式可推得，P=0時N=150823，N=N/2時P=27.42kPa。此時源到探測器距離l2即

00

平均射程。

由 ，得到室溫24.3℃，P=27.42kPa時空氣密度

∴由可解出E=2.323MeV

2. 驗證關系

確定物理零度角

角度/°

選區計數

-3 -2 -1 0

6628 6937 6787 6437

由數據可得-2°時計數最多，故物理0°角為-2°

改變散射角，測散射計數，繪制N-θ圖

10 13 16 19 22

散射角/°

時間/s

選區計數

200 150 300 600 1000

5768 2173 1979 1954 1453

實驗參考

2

，對曲線進行線性擬合，斜率即K=0.0016.

做圖像，與理論計算值比較

Kthetarelation

K

0.015

0.010

0.005

121416182022

thetadegree

相對誤差

思考題

2.有偏差，而且在θ較大時更加明顯，主要原因在于盧瑟福散射公式本身所推論的是一個

實驗參考

3

概率，只有當實驗時間趨于無窮時才會完全相符，但由于客觀原因的限制我們無法利用更長

的時間來獲得更加準確的數據，因此隨機性的因素便會較大的影響實驗的結果。

此外，實驗中真空室的純度及零度角整的偏差也會對實驗結果造成影響。（本次實驗中

較為準確的零度應在2度附近，但因為實驗儀器的精度無法進一步校準）

3.

實驗參考

4