卢瑟福散射实验报告(实验研究)

卢瑟福散射实验报告

实验步骤：

1. 测量α粒子在空气中的射程，计算α粒子的能量E

a) 将空靶插入卡槽，测量靶到探头的距离l 1 和源到探头的距离l 2 ，并记录室温T

b) 盖上真空室上盖，开启机械泵电源将真空室抽真空。

c) 打开测量软件，从-5°测到5°,以1°为步长测α粒子能谱峰区计数，每个角度测60s，

确定物理0°角；

d) 靶台转至物理0°角，测ROI 计数120s；

e) 关闭电磁阀2，缓慢放气至6.0kPa 左右后停止放气。

f) 在6~30kPa 范围测气压对计数的影响，测4 个点（连同气压为0 的点共至少5 个

点），每点测120s。

g) 绘制P-N曲线，得到α粒子的平均射程及能量

2. 验证关系

a) 缓慢放完气后，打开真空室盖子，换上金靶，合上盖子抽真空。

b) 在-5°~5°范围以1°为步长测α粒子能谱峰区计数，每个角度测90s，确定物理0°角；

c) 在10°~25°范围选5 个角度测散射计数，每个角度根据计数率调整测量时间。

d） 绘制N-θ曲线，并与理论值比较。

数据分析：

1. α粒子射程及能量

确定物理零度角：

-5 -4 -3 -2 -1

角度/°

选区计数

73625 73675 69831 61991 51905

由数据可得-4°时计数最多，故物理0°角为-4°。

改变真空室气压，记录120s内探测器计数，绘制P-N关系图

实验参考

1

对曲线进行线性拟合，得到N = -2750.3P + 150823 ，相关系数R² = 0.988

由解析式可推得，P=0时N=150823，N=N/2时P=27.42kPa。此时源到探测器距离l2即

00

平均射程。

由 ，得到室温24.3℃，P=27.42kPa时空气密度

∴由可解出E=2.323MeV

2. 验证关系

确定物理零度角

角度/°

选区计数

-3 -2 -1 0

6628 6937 6787 6437

由数据可得-2°时计数最多，故物理0°角为-2°

改变散射角，测散射计数，绘制N-θ图

10 13 16 19 22

散射角/°

时间/s

选区计数

200 150 300 600 1000

5768 2173 1979 1954 1453

实验参考

2

，对曲线进行线性拟合，斜率即K=0.0016.

做图像，与理论计算值比较

Kthetarelation

K

0.015

0.010

0.005

121416182022

thetadegree

相对误差

思考题

2.有偏差，而且在θ较大时更加明显，主要原因在于卢瑟福散射公式本身所推论的是一个

实验参考

3

概率，只有当实验时间趋于无穷时才会完全相符，但由于客观原因的限制我们无法利用更长

的时间来获得更加准确的数据，因此随机性的因素便会较大的影响实验的结果。

此外，实验中真空室的纯度及零度角整的偏差也会对实验结果造成影响。（本次实验中

较为准确的零度应在2度附近，但因为实验仪器的精度无法进一步校准）

3.

实验参考

4