关于α粒子的新见解

1908年，卢瑟福获诺贝尔化学奖。他在题为“放射性物质之α粒子的化学性质”的受奖演讲中，报告了用闪烁法对α粒子一个个进行计数的方法。他用一架低倍率显微镜观察由于α粒子到达而引起的硫化锌的闪光，对原子逐个进行计数。盖革积极参加了这项工作。这项工作枯躁乏味，需要他们长时间地呆在绝对无光的暗室之中。

如果读者想要观察一下闪烁，只需用放大镜观看夜光手表表面上的数字即可。但观察者必须先在黑暗中呆一段时间，例如在黑夜中刚醒来时方能进行。通过对原子的计数，卢瑟福和盖革获得了测定阿伏伽德罗数、电子电荷和其他一些普适常数的方法。所有这些常数也可以用完全不同的实验，比如通过研究黑体辐射的方法求得。两种方法得到的数值符合得很好，这些实验甚至使最怀疑原子是否真实存在的物理学家也感到心悦诚服，从而征服了最顽固最保守的后卫。

鉴于卢瑟福测定的电子电荷和其他一些常数同普朗克早些时候用黑体辐射理论求出的数值如此吻合，这些实验也有助于使英国人相信量子理论的价值。

在计数过程中，卢瑟福和盖革采用的是一种十分巧妙的方法，此方法后来被大大的发展和改进。α粒子在硫化锌荧光屏上引起的闪烁并不很容易看得见。对每一个观察者，我们都可以赋予一个效率η，η被定义为观察到的闪烁数和发生的闪烁数两者之比值。假定两名观察者（卢瑟福和盖革）盯着同一架荧光屏，各人都计数他看到的闪烁次数，且每看到一次闪烁就揿一次如同发电报的键予以表示，于是也就标出了观察的时刻。这样就有了三种信号，（1）是第一名观察者一个人的，（2）是第二名观察者一个人的，（3）是两名观察者一起的。其数目是：(https://www.daowen.com)

式中η1、η2是两名观察者的效率，n是发生闪烁的未知数；n1、n2、n12分别是第一名观察者、第二名观察者和两名观察者一起观察到的闪烁数。因此便可求出n=n1n2/n12。

今天，人的眼睛已为电子仪表和盖革计数管所替代，但其工作原理却是一样的。

卢瑟福又面临一个似乎比原子计数更不令人注目的问题：描述并解释α粒子通过物质所伴随出现的各种现象。在许多学生的协助下，卢瑟福着手这一问题的研究。1904年左右，W.H.布拉格和R.D.克利曼（R.D.Kleeman）发现，具有一定能量的α粒子有单一的射程，布拉格父子已经研究了沿着α粒子轨迹的电离作用。1909年前来与他的有名的同胞一道工作的新西兰学生欧内斯特·马斯敦（1889～1970），曾偶然观察到α粒子有时并非沿直线或近似直线前进，而是被物质偏转，并且偏转角相当大。当马斯敦把这个观察结果告诉卢瑟福的时候，卢瑟福教授为了证实这一点，要马斯敦将实验再重复一遍。大的偏转角使卢瑟福大为惊讶。后来他说，这件事就好象有人对他说“将一支手枪对着一张纸开火，子弹却弹了回来”一样。

几个星期过去了。1911年的一天，卢瑟福宣告，他现在已弄明白了为什么马斯敦的粒子会被偏转那么大的角度，并且知道了原子的结构。