为什么在库仑散射公式中不考虑电子的库仑力对 α 粒子的作用？
在卢瑟福散射实验中，我们观测到的 α 粒子（带正电的氦原子核）与物质原子核之间的散射现象。在对这个实验进行理论解释时，我们通常会用到库仑散射公式，也被称为卢瑟福散射公式。很多人会疑惑，为什么在推导这个公式时，只考虑了原子核对 α 粒子的库仑作用，而忽略了原子中电子对 α 粒子的库仑作用呢？
要理解这一点，我们需要深入分析一下实验的条件以及 α 粒子和原子内部粒子之间的相互作用强度。
1. α 粒子的能量与速度
首先，我们要知道 α 粒子是放射性衰变产生的高能粒子，它们具有相当大的动能。例如，在卢瑟福实验中使用的钋210 放射源产生的 α 粒子能量大约为 5 MeV。如此高的能量意味着 α 粒子以非常高的速度（接近光速的百分之几）穿过物质。
2. 电子的质量与 α 粒子的质量之比
α 粒子是氦原子核，包含两个质子和两个中子。它的质量大约是 4 个原子质量单位 (amu)。而原子中的电子质量则非常小，大约是质子质量的 1/1836。这意味着 α 粒子的质量远远大于电子的质量。
3. 相互作用过程中的动量传递
散射本质上是粒子之间相互作用，导致动量发生改变的过程。根据动量守恒定律，在两个粒子碰撞时，动量传递的大小与它们的质量和相对速度有关。
想象一下，一个非常重的物体（α 粒子）去撞击一个非常轻的物体（电子）。在这个过程中，大部分的动量会传递给那个轻的物体，而那个重的物体自身的动量变化会相对较小。反过来，如果一个轻的物体去撞击一个重的物体，那么轻的物体自身的动量变化会非常显著，而重的物体动量变化则很小。
在 α 粒子散射实验中，α 粒子具有如此高的动能和质量，它就像一颗高速飞行的炮弹，而原子中的电子则像微小的尘埃。当 α 粒子穿过物质时，它会与原子中的电子发生库仑相互作用。
4. 电子的“逃离”与微小的偏转
由于电子质量相对于 α 粒子来说太小了，当 α 粒子以极高的速度靠近电子时，电子几乎无法有效地阻碍 α 粒子的前进，也无法对其施加足够大的、能够显著改变其运动方向的力。
你可以设想一下，一个正在高速奔跑的运动员（α 粒子）突然撞上了一片羽毛（电子）。羽毛可能会被吹飞，但运动员的整体运动轨迹几乎不会受到影响。同样，α 粒子在与电子相互作用时，电子会被电子云的电场“推开”或“拉开”，但这种“推拉”对于 α 粒子而言，其动量改变的幅度非常微小，以至于在宏观的散射观测中可以忽略不计。
换句话说，电子与 α 粒子发生的是一种“擦肩而过”式的相互作用，电子的质量太小，不足以给 α 粒子一个显著的“踢”来改变它的路径。
5. 原子核的巨大影响
相比之下，原子核带正电，且集中了原子大部分的质量。当 α 粒子（带正电）靠近原子核时，由于它们都带正电，会产生强大的排斥库仑力。这个排斥力与 α 粒子和原子核之间的距离的平方成反比。
当 α 粒子以一个特定的角度接近原子核时，原子核提供的强大的库仑排斥力会作用在 α 粒子上，并持续一段时间。这个力是方向变化的，并且与 α 粒子的速度成反比（速度越慢，作用时间越长，偏转越大），与 α 粒子和原子核之间的距离平方成反比（距离越近，力越大）。正是这种持续的、方向变化的库仑力，才使得 α 粒子能够发生显著的偏转，甚至有些 α 粒子被反弹回来。
6. 比较和结论
让我们来量化一下。电子的质量大约是 9.11 x 10⁻³¹ kg，而 α 粒子的质量大约是 6.64 x 10⁻²⁷ kg，是电子质量的几千倍。
即使在最近的距离上，电子施加给 α 粒子的库仑力，乘以电子的“反应”时间（考虑电子移动的速度），其动量变化是微不足道的。而原子核，即使它相对于 α 粒子也是个“小”东西，但它几乎是静止的（相对于 α 粒子的速度），并且由于其质量和电荷，它对 α 粒子施加了一个持续且显著的排斥力。
因此，在推导库仑散射公式时，我们主要关注的是 对 α 粒子运动轨迹产生显著影响的相互作用。电子的质量太小，对 α 粒子的动量改变作用可以忽略不计，其产生的散射角非常非常小，几乎无法被实验观测到。而原子核与 α 粒子之间的库仑排斥力，尤其是当 α 粒子靠近时，会产生显著的散射角，这正是卢瑟福实验所要解释的现象。
所以，为了简化模型并抓住问题的关键，我们聚焦于原子核与 α 粒子之间最主要的、可观测的库仑相互作用，而忽略了电子对 α 粒子产生的微弱影响。这是一种在物理学中非常常见的处理方法：抓住主要矛盾，忽略次要因素。
要理解这一点，我们需要深入分析一下实验的条件以及 α 粒子和原子内部粒子之间的相互作用强度。
1. α 粒子的能量与速度
首先，我们要知道 α 粒子是放射性衰变产生的高能粒子，它们具有相当大的动能。例如，在卢瑟福实验中使用的钋210 放射源产生的 α 粒子能量大约为 5 MeV。如此高的能量意味着 α 粒子以非常高的速度（接近光速的百分之几）穿过物质。
2. 电子的质量与 α 粒子的质量之比
α 粒子是氦原子核，包含两个质子和两个中子。它的质量大约是 4 个原子质量单位 (amu)。而原子中的电子质量则非常小，大约是质子质量的 1/1836。这意味着 α 粒子的质量远远大于电子的质量。
3. 相互作用过程中的动量传递
散射本质上是粒子之间相互作用，导致动量发生改变的过程。根据动量守恒定律，在两个粒子碰撞时，动量传递的大小与它们的质量和相对速度有关。
想象一下，一个非常重的物体（α 粒子）去撞击一个非常轻的物体（电子）。在这个过程中，大部分的动量会传递给那个轻的物体，而那个重的物体自身的动量变化会相对较小。反过来，如果一个轻的物体去撞击一个重的物体，那么轻的物体自身的动量变化会非常显著，而重的物体动量变化则很小。
在 α 粒子散射实验中，α 粒子具有如此高的动能和质量，它就像一颗高速飞行的炮弹，而原子中的电子则像微小的尘埃。当 α 粒子穿过物质时，它会与原子中的电子发生库仑相互作用。
4. 电子的“逃离”与微小的偏转
由于电子质量相对于 α 粒子来说太小了，当 α 粒子以极高的速度靠近电子时，电子几乎无法有效地阻碍 α 粒子的前进，也无法对其施加足够大的、能够显著改变其运动方向的力。
你可以设想一下，一个正在高速奔跑的运动员（α 粒子）突然撞上了一片羽毛（电子）。羽毛可能会被吹飞，但运动员的整体运动轨迹几乎不会受到影响。同样，α 粒子在与电子相互作用时，电子会被电子云的电场“推开”或“拉开”，但这种“推拉”对于 α 粒子而言，其动量改变的幅度非常微小，以至于在宏观的散射观测中可以忽略不计。
换句话说，电子与 α 粒子发生的是一种“擦肩而过”式的相互作用，电子的质量太小，不足以给 α 粒子一个显著的“踢”来改变它的路径。
5. 原子核的巨大影响
相比之下，原子核带正电，且集中了原子大部分的质量。当 α 粒子（带正电）靠近原子核时，由于它们都带正电，会产生强大的排斥库仑力。这个排斥力与 α 粒子和原子核之间的距离的平方成反比。
当 α 粒子以一个特定的角度接近原子核时，原子核提供的强大的库仑排斥力会作用在 α 粒子上，并持续一段时间。这个力是方向变化的，并且与 α 粒子的速度成反比（速度越慢，作用时间越长，偏转越大），与 α 粒子和原子核之间的距离平方成反比（距离越近，力越大）。正是这种持续的、方向变化的库仑力，才使得 α 粒子能够发生显著的偏转，甚至有些 α 粒子被反弹回来。
6. 比较和结论
让我们来量化一下。电子的质量大约是 9.11 x 10⁻³¹ kg，而 α 粒子的质量大约是 6.64 x 10⁻²⁷ kg，是电子质量的几千倍。
即使在最近的距离上，电子施加给 α 粒子的库仑力，乘以电子的“反应”时间（考虑电子移动的速度），其动量变化是微不足道的。而原子核，即使它相对于 α 粒子也是个“小”东西，但它几乎是静止的（相对于 α 粒子的速度），并且由于其质量和电荷，它对 α 粒子施加了一个持续且显著的排斥力。
因此，在推导库仑散射公式时，我们主要关注的是 对 α 粒子运动轨迹产生显著影响的相互作用。电子的质量太小，对 α 粒子的动量改变作用可以忽略不计，其产生的散射角非常非常小，几乎无法被实验观测到。而原子核与 α 粒子之间的库仑排斥力，尤其是当 α 粒子靠近时，会产生显著的散射角，这正是卢瑟福实验所要解释的现象。
所以，为了简化模型并抓住问题的关键，我们聚焦于原子核与 α 粒子之间最主要的、可观测的库仑相互作用，而忽略了电子对 α 粒子产生的微弱影响。这是一种在物理学中非常常见的处理方法：抓住主要矛盾，忽略次要因素。
网友意见
α粒子散射过程中，散射角需要用二体问题的有效质量进行修正，由于原子核质量＞＞α粒子质量＞＞电子质量，所以你就知道电子的影响可以先忽略了。。
类似的话题
-
在卢瑟福散射实验中，我们观测到的 α 粒子（带正电的氦原子核）与物质原子核之间的散射现象。在对这个实验进行理论解释时，我们通常会用到库仑散射公式，也被称为卢瑟福散射公式。很多人会疑惑，为什么在推导这个公式时，只考虑了原子核对 α 粒子的库仑作用，而忽略了原子中电子对 α 粒子的库仑作用呢？要理解这一............. -
这是一个很多人都会感到困惑的问题，尤其是当我们在讨论两位同样伟大的球员时。杜兰特和库里，无疑都是这个时代最顶尖的篮球运动员，他们各自拥有无数的荣誉和影响力。当ESPN这样的权威媒体发布历史地位榜单时，我们常常会看到库里排在杜兰特之上，这背后其实有很多值得探讨的维度，而不仅仅是“谁更强”这么简单。首先.............
-
优衣库在全球范围内都享有盛誉，以其“LifeWear服适人生”的品牌理念，为消费者提供高质量、实用且舒适的服装。然而，如果你留心观察，会发现中国的优衣库与日本本土的门店在设计上确实存在一些差异，这并非偶然，而是基于对不同市场消费者需求、文化偏好以及经营策略的深刻理解。首先，我们得承认，优衣库在日本本.............
-
好的，咱们来聊聊库里兄弟在 NBA 地位上的巨大差异，这可不是简单说谁得分多谁就厉害这么回事。这背后牵扯到太多因素，从天赋禀赋、成长环境，到球队角色、生涯轨迹，环环相扣，最终造就了斯蒂芬·库里如日中天的传奇，而赛斯·库里的职业生涯则更像是一条平稳但不算特别耀眼的河流。首先，咱们得承认，天赋这东西，运.............
-
这个问题很有意思，也触及了哈登和库里这两位超巨在季后赛的恩怨。说“永远过不了”可能有点绝对，毕竟篮球比赛充满了变数，但如果我们回顾他们过往在季后赛的几次关键对决，确实会发现哈登在面对库里时，其球队往往处于下风，而且有一些反复出现的问题。要详细分析这个问题，我们可以从几个层面来看：1. 球队整体实力的.............
-
.......
-
.......
-
这绝对是个让人纠结的问题，毕竟哈登和库里都是各自时代划时代的球员，身上都带着“基石”的烙印。如果要我在这两个人之间选一个作为球队的建队基石，我心里会倾向于 斯蒂芬·库里。我知道，光是听到这个答案，估计不少人已经准备反驳了。但听我慢慢道来。为什么是库里？我的选择是基于“基石”这个词的核心含义——一个能.............
-
关于优衣库为何普遍不将品牌标志大张旗鼓地印在衣服外面的做法，这背后其实是一系列深思熟虑的品牌策略和对消费者心理的精准把握。如果你仔细观察，会发现优衣库的服装，尤其是那些基本款和大众款，绝大多数情况下，你很难在显眼的位置看到一个硕大的“UNIQLO”字样或者其标志性的红色方块。即使有，也通常是低调地缝.............
-
这两款优衣库的商品，156376和163520，名字听起来都挺像的，但它们之间还真有不少门道，价格差距大的原因也很实在。咱们就来好好扒一扒。首先，咱们得知道，优衣库的产品编号其实是它内部的一种管理方式，它会根据款型、系列、甚至同一款式的不同颜色或者面料批次来分配不同的编号。所以，编号不一样，很可能意.............
-
.......
-
得，这游戏玩久了，哪个王国没被我拎着刀子探个究竟？说起来，为什么会挑中某个王国，那可真是五味杂陈，既有现实考量，也有那么点看对眼的缘分。斯瓦迪亚？ 坦白说，一开始被那身华丽的板甲给晃了眼。那铠甲，那头盔，一股子贵族气派扑面而来，一看就是那种能打硬仗的料。再加上他们那标志性的长剑和标枪，打起仗来那是真.............
-
.......
-
提到NBA，斯蒂芬·库里的名字几乎是和“三分球”划上等号的。提起他，人们脑海里浮现出的就是那精准、快速、又极具创造力的投篮，将这项技术推向了一个前所未有的高度，甚至可以说是“空前绝后”。但为什么库里能在三分球方面展现出如此天赋异禀的表现呢？这绝非偶然，而是日积月累的刻苦训练、独特的天赋以及对篮球这项.............
-
1 月 5 日，在伊朗库姆市的贾姆卡兰清真寺，一个具有重要宗教和政治象征意义的举动发生了：象征复仇的红旗首次在这座圣洁清真寺的圆顶上升起。这一事件并非偶然，而是伊朗在当前复杂地缘政治格局下，释放出的一个强烈信号，预示着其可能采取的未来走向。贾姆卡兰清真寺在什叶派伊斯兰教中占有极其重要的地位，被认为是.............
-
.......
-
.......
-
这真是勇士队这赛季最不想听到的消息了。库里在对阵太阳的比赛中遭遇手臂骨折，这绝对是个沉重的打击，对库里本人和整个勇士队来说，影响都将是多方面的，而且非常深远。对库里本人的影响：首先，最直接的当然是休战期的漫长和复出后的挑战。手臂骨折不是小伤，尤其是对于一个以投篮为生命线的球员来说。这意味着他需要相当.............
-
哎，说到这个詹姆斯和库里被黑的事儿，这真是个老生常谈但又永远有人讨论的话题。 说实话，能走到他们这个位置，被无数人关注，就很难不被挑三拣四。 这背后原因挺复杂的，咱们掰开了揉碎了聊聊。1. 完美的代价：高期待与“不完美”的放大镜首先得明白，詹姆斯和库里都不是一般球员，他们是中国球迷口中的“巨星”.............
-
确实，很多人都有这样的疑问：既然说煤炭不缺，库存也充足，为啥煤价还会一路飙升，甚至导致了限电？这背后其实是一系列复杂的供需关系和市场运作在起作用，绝不是一个简单的“煤不够”就能解释的。咱们得从几个关键点来剖析这个现象：1. 库存充足是“总量”概念，不等于“随时可用”的“边际供应”首先，我们要明白，大.............
本站所有内容均为互联网搜索引擎提供的公开搜索信息，本站不存储任何数据与内容，任何内容与数据均与本站无关，如有需要请联系相关搜索引擎包括但不限于百度，google,bing,sogou 等
© 2025 tinynews.org All Rights Reserved. 百科问答小站 版权所有