114分科測驗物理 第3題 詳解

拉塞福・散射 · 單選 · 題目出處：114 學年度分科測驗 物理 考科（大學入學考試中心）

逐步解析

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   先抓考點

   這題在考拉塞福金箔散射實驗的核心結論：$\alpha$ 粒子大多能穿透金箔，少數大角度偏轉，極少數甚至反彈，代表原子內部的正電荷與質量不是均勻分布，而是集中在極小的原子核中。題目要找「錯誤」敘述，因此要逐項判斷每個選項是否符合這個實驗事實。
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   觀念先釐清

   金箔散射的現象可分成三層：第一，大多數 $\alpha$ 粒子直接穿過，表示原子大部分是空間；第二，少數粒子偏轉，表示有集中電荷造成斥力；第三，極少數粒子幾乎原路反彈，表示那個集中區域非常小、非常密，且帶正電。這正是原子核模型的證據。
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   逐項判析

   (A) 正確。$\alpha$ 粒子帶正電，若原子內正電荷均勻分布，穿透時的偏轉型態會和集中分布不同，因此用來探究正電荷是否均勻分布。
   
   (B) 正確。實驗中大部分 $\alpha$ 粒子可穿透金箔，表示原子內部大部分是空間。
   
   (C) 正確。非常少數 $\alpha$ 粒子被反彈回來，這是拉塞福散射最震撼的結果之一。
   
   (D) 錯誤。反彈回來不是由「強作用」造成。拉塞福散射是 $\alpha$ 粒子與原子核之間的庫侖斥力作用；強作用是核子彼此間的短程作用力，不是這個實驗用來解釋散射的原因。
   
   (E) 正確。拉塞福散射實驗的重要發現，就是證實原子核的存在，並推翻湯姆生的葡萄乾布丁模型。
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   為何 D 錯

   $\alpha$ 粒子是氦核，帶正電。當它接近原子核時，會受到原子核正電荷的庫侖斥力而改變方向；若正面接近，斥力最大，就可能出現大角度偏轉甚至反彈。這是靜電力造成的散射，不是強作用。強作用的作用距離約只有核尺度，且主要描述核子間的束縛，不是拉塞福當年散射現象的解釋重點。
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   結論

   因此，五個選項中只有 (D) 的敘述錯誤。官方答案為 $\boxed{D}$。

關鍵觀念：#原子結構 #帶電粒子散射 #原子核