卢瑟福实验证明了精选多篇.docx
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卢瑟福实验证明了精选多篇
卢瑟福实验证明了(精选多篇)
卢瑟福实验证明了
:
这一装置的成本极为低廉,但用显微镜观察屏上闪烁的工作极为艰苦!
这一实验的成功引起了一场热烈争论,最后以云室照片证明了卢瑟福的正确而告终。
这标志着人类第一次实现了改变化学元素的人工核反应。
古代炼金术士转化元素的梦想终于变成了现实!
此外,他还预言了重氢和中子的存在,这在后来都得到了证实。
他同查德威克和艾利斯合作,于1930年出版了巨著《从放射性物质发出的辐射》,这部著作是早期核物理学的总结并具有当代水平。
在20世纪初叶物理学革命迅速发展时期,为什么卢瑟福能取得其他人难以取得的一连串巨大成功,成为第一个深入原子宇宙的成功探索者?
大体可以从以下几方面来考察:
(1)紧紧抓住关键问题扎扎实实地进行一系列准确而简单的实验。
卢瑟福一生的许多重大成就贯穿着一条红线:
透彻地研究α粒子的本质,并利用其巨大的能量与动量作为“炮弹”去轰击原子和原子核,揭开原子组成与变化的奥秘。
他极其热爱实验,允许助手和学生们大胆提出设想,但实验时必须一丝不苟,提倡自制和利用最简单的仪器,实验结果必须绝对可靠。
在19qs年诺贝尔化学奖受奖演说中,他描述了他和盖革长时间利用低倍显微镜在暗室中“枯燥地”计数a粒子击中硫化锌屏上的闪烁次数,并与其他方法比较。
结果使最顽固的怀疑者不得不心悦诚服。
这样的工作精神也导致大角度散射即原子有核结构的发现。
正是在这些目的明确、烦琐、单调的常规工作中,实验者的耐心和毅力导致了辉煌的成就。
(2)理论与实验的紧密结合。
卢瑟福在1929年皇家学会曾以“理论与实验”为题说过:
“每一个新的实验观察立即被抓住,以检验它是否能被现有的理论所解释。
如果不能,就要寻求理论图式中的改正……过去十年中物理学明显的迅速发展,主要是由于理论与实验的密切结合”。
卢瑟福的c粒子散射公式的推导及有核模型的提出,就是一个光辉例证。
(3)特殊的勤奋、敏锐的洞察力和丰富伪科学直觉。
他能在最易于被人们忽视的新一现象出现时洞在它的本质,分辨某些假说的正误。
例如也位子大角度散射瑰象出现未引起其学生盖革够的注意时,他就意识到原子内部可能存在造成这种现象的核。
马斯登偶然发现0粒子轰击氢原子产生类氢光谱的带正电粒子,他意识到这可能是从氢原子内打出的氢核…等等。
卢瑟福惊人的工作毅力与极度勤奋,从他几十年两百多篇论文和三本专著中可以看出,他的学生前苏联卡皮查回忆说:
“卢瑟福无休止地工作,总是在研究新的课题──他发表的只是占他工作的百分之几,其余的有的甚至他的学生也不知道。
天才来源于勤奋,卢瑟福也证明了这一点。
(4)卢瑟福善于识别、选择和培养人才,并能团结一大批卓越的物理、化学和技术人才一起工作,他平易近人,知人善任,热情关怀,精心培育。
在j.汤姆孙和他两代领导下,卡文迪什实验室英杰辈出,成为世界物理学研究的重要中心之一。
这是他对科学事业的又一项贡献。
他的学生在剑桥皇家学会蒙得实验室的大门右侧墙上,刻了一条鳄鱼(这是卢瑟福的绰号人以此来赞誉他勇往直前的坚毅性格和勉励来者。
卢瑟福曾大声疾呼,组织国际声援抗-议法西斯德国对爱因斯坦等的迫-害,站在科学家反法西斯斗争的
第二篇:
卢瑟福散射实验
卢瑟福散射实验
实验目的:
本实验通过卢瑟福核式模型,说明α粒子散射实验,验证卢瑟福散射理论;并学习应用散射实验研究物质结构的方法。
实验原理:
1库伦偏转角:
当α粒子进入原子核库仑场时,一部分动能将改变为库仑势能。
设α粒子最初的的动能和角动量分别为e和l,由能量和动量守恒定律可知:
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(1)e?
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由
(1)式和
(2)式可以证明α粒子的路线是双曲线,偏转角θ与瞄准距离b有如下关系:
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2.卢瑟福散射公式:
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sin
2
2
所以角度与p的关系:
yaxistitle
xaxistitle
(2)角度和n的关系图:
yaxistitlexaxistitle
(3)研究性内容
应用多道分析器可将输入的脉冲按其不同幅度送入相对应的道址中,而在实验中,是将一定脉冲幅度范围内的脉冲当成同幅度的脉冲进行计数的,因而可以保证在脉冲数较少的情况下的计数,而多道分析器由于将脉冲幅度分的较细,因此在脉冲数较少的情况下,测出的能谱图并不能有较明显的峰,因此应用多道分析器时,应使计数的时间长一些。
实验误差分析:
实验数据与理论值存在较大误差。
理论上在真空条件下测量不同
?
角度p=?
sin4()应该是一个常数,但图中显然不是。
2
分析误差:
1散射真空室并非真正的真空状态,用抽气机抽气可以抽去真空室内部分空气,
但离真正的真空差的还很远。
2.我们在同一偏转角度和相同时间段的情况下,两次读数差别明显,这与α粒子源辐射粒子的随机性也有关。
同时,我们组仪器的α粒子源单位时间放出的α粒子较少,这在一定程度上也会增大误差,如果延长实验时间,可以在一定程度上减少误差。
3.可能与α粒子的不停衰变有关,考虑到半衰期,应该不是重要原因。
第三篇:
米勒的实验证明了
米勒的实验证明了
(1)现在远离太阳、历史上可能变化较小的巨行星(如木星和土星),它们的大气都是没有游离氧(o2)的还原性大气,其主要成分是氢(h2)、氦(he)、甲烷(ch4)和氨(nh3);由此推测原始地球的大气,大概也是这样的还原性大气。
(2)据测定,现在能作用于地球大气层的能源,主要是太阳辐射中的紫外线、雷电和宇宙射线等。
其中宇宙射线不足以合成有机物,还原性气体仅吸收短波紫外线,但短波紫外线(波长<1500埃)在太阳辐射紫外线中仅占极微量,可作有机合成能源的量极少;而每年雷电次数较多,可作有机合成的能量较大,又在靠近海洋表面处释放,这样在原始地球还原性大气中合成的产物就很容易溶于原始海洋之中。
基于上述考虑,米勒在实验室内进行了模拟原始地球还原性大气中雷鸣闪电的实验,看看能否合成有机物,特别是氨基酸、核糖、嘧啶、嘌呤等组成蛋白质和核酸的生物小分子。
编辑本段实验步骤及结果实验装置及操作如图所示。
米勒的实验
将水注入左下方的500毫升烧瓶内。
先将玻璃仪器中的空气抽去。
然后打开左方的活塞,泵入ch4、nh3和h2的混合气体(模拟还原性大气)。
再将500毫升烧瓶内的水煮沸,使水蒸汽(h2o)和混合气体同在密闭的玻璃管道内不断循环,并在另一容量为5升的大烧瓶中,经受火花放电(模拟雷鸣闪电)一周,最后生成的有机物,经过冷却后,积聚在仪器底部的溶液内(图中以黑色表示)(模拟原始大气中生成的有机物被雨水冲淋到原始海洋中)。
实验结果此实验结果共生成20种有机物(如表1所示)。
其中11种氨基酸中有4种(即甘氨酸、丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸)是生物的蛋白质所含有的。
以后,米勒认为,设想原始地球还原性大气的成分是ch4、n2、微量的nh3和h2o的混合气体更为合理,因为nh3不可能在大气中大量存在,它会溶于海水中。
他和他的合作者于1972年在上述混合气体中进行火花放电(来源说明:
WWW.HaOWORd.cOm),结果得到35种有机物,其中有10种组成蛋白质的氨基酸,即甘氨酸(440微克分子,以下均同此单位)、丙氨酸(790)、缬氨酸(19.5)、亮氨酸(11.3)、异亮氨酸(4.8)、脯氨酸(1.5)、天冬氨酸(34)、谷氨酸(7.7)、丝氨酸(5.0)和苏氨酸(~0.8)。
若在分析之前进行水解,还可生成天冬酰胺和谷氨酰胺。
若增加h2s,则可生成甲硫氨酸。
在ch4、nh3、h2o和h2s混合气体中进行光解作用,可以找到半胱氨酸。
对ch4及其它碳氢化合物在高温下进行热解,可以得到苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸。
到目前为止,用米勒模拟实验和其它类似实验,已能合成出20种天然氨基酸中的17种;其余三种(赖氨酸、精氨酸和组氨酸)相信在改进技术之后,不久亦能合成。
由此实验可以证明:
有无机物合成小分子有机物是完全有可能的。
机理分析氨基酸生成的可能机理:
米勒在火花放电的头125小时内,不断打开“u”形管的活塞抽样,进行分析,发现首先合成了大量的氰化物和醛类;以后它们的合成速度逐渐下降,而在整个实验期间,均以近乎恒定的速度合成氨基酸,就是说,首先甲烷与氨作用生成氰,甲烷与水作用生成醛类;然后氰、醛类与氨作用生成氨基腈(aminoni-trile);氨基腈水解就生成氨基酸。
星际分子和陨石资料的佐证上述过程现今在宇宙和其他天体还在发生,星际分子和陨石中有机物的发现可以证明。
据我国天文工作者统计,到1985年为止,已发现星际分子66种,其中除氨、氰等十几种无机分子外,大都是含c的有机化合物如甲醛、甲醇、甲酸、乙醇、丙炔腈(n≡c-c≡ch)等。
星际分子中甲醛和氰的量很大,与米勒放电实验中最初的中间产物相同。
当它们与氨反应再经水解就能生成氨基酸。
1969年9月28日,一颗碳质球粒陨石(carbonaceouschon-drite)堕落在澳大利亚的麦启逊(murchison)镇,经克文沃尔登(k.a.kvenvolden)等化验,发现含有18种氨基酸,其中有6种(甘、丙、缬、脯、谷、天冬)是生物所含有的,其种类与含量同米勒放电实验生成的颇为相似(见表2)。
此外,1971年沃森(g.wat-son)用紫外线照射含有nh3、ch2oh和hcho的混合气体25天,结果获得了甘氨酸、谷氨酸与少量的天冬氨酸、苏氨酸、丝氨酸、脯氨酸、亮氨酸和异亮氨酸。
这个实验没有水,原料都是已知的星际分子。
以上种种事实表明,原始大气由无机物生成生物小分子不但是可能的,而且这种过程现在宇宙间仍在发生。
编辑本段科学意义生命起源是一个极其复杂而又难以研究的问题。
虽然19世纪70年代恩格斯在《反杜林论》中就指出:
“生命的起源必然是通过化学的途径实现的”;20世纪20年代奥巴林和霍尔丹也相继提出生命起源的化学进化观点,即认为在原始地球的条件下,无机物可以转变为有机物,有机物可以发展为生物大分子和多分子体系,直到演变出原始的生命体;但这些都只是理论的推测,还缺乏令人信服的实验证据。
米勒首次在实验室内模拟原始地球还原性大气中的雷鸣闪电,结果从无机物合成出有机物,特别是多种组成蛋白质的氨基酸,这是生命起源研究的一次重大突破。
后来,科学家们仿效米勒的模拟实验,已合成出大量与生命有关的有机分子。
例如,有人用紫外线或γ射线照射稀释的甲醛(hcho)溶液获得了核糖和脱氧核糖(1966);用紫外线照射hcn获得了腺嘌呤和鸟嘌呤;用丙炔腈(n≡c-c≡ch)、kcn和h2o,在100℃下加热一天得到了胞嘧啶(1966);将nh3、ch4、h2o与聚磷酸加热到100~140℃获得了尿嘧啶(1961);将腺嘌呤和核糖的稀溶液与磷酸或乙基偏磷酸盐(ethyl-metaphosphate)放在一起,用紫外线照射,可生成腺苷(1977);将腺苷、乙基偏磷酸盐封入石英玻璃管中用紫外线照射,可产生腺苷酸(a)(1966)。
此外,长链脂肪酸也可通过在高压下用γ射线照射乙烯和co2而获得。
可以说,几乎全部的生物小分子,现在都可以通过模拟原始地球的条件,在实验室内合成了。
编辑本段对米勒实验的质疑:
(1)米勒试验提供持续的电能,但是原始时代的地球不一定。
(2)不能完全确定米勒试验各物质浓度的配比。
(3)氨基酸很可能是宇宙流星和彗星在撞击地球的时候带出的,因为当时这种现象十分普遍,科学证明氨基酸可以在宇宙的恶劣环境中存在。
(4)地球的高温环境和强烈的紫外线会使有机物迅速分解。
第四篇:
卢瑟福与现代物理实验
卢瑟福与现代物理实验
20世纪初,一位伟大的物理学家从微观的原子着眼,探索物质组成及其内在机制的奥秘,从而发现原子有核结构和人工打破原子核,实现元素的人工转变,从科学
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