英籍新西兰物理学家卢瑟福

欧内斯特·卢瑟福是英籍新西兰人，1871 年 8 月 30 日生于新西兰的纳尔森。他的父亲是一位小农场主，主要从事亚麻加工。他的母亲是一位教师。卢瑟福家里人口多，生活并不富裕，但他的父母却全力支持他读书。卢瑟福 5 岁时，就开始在福克斯希尔村的一所小学里读书。他聪明、勤奋，各门功课都学得很好，手也很巧。有一次家中一只钟坏得无法修了，他就动手拆下来，进行修理，居然修好了，并且走得很准。照相机在当时是贵重物品，他家是无力购买的，可卢瑟福对照相十分感兴趣，就自己动手做了一台简易照相机，为别人摄影，还自己动手冲洗。1886 年由于成绩优异，15 岁的卢瑟福破格进入纳尔森学校上 5 年级。该校校长福特是剑桥大学毕业生，特别器重卢瑟福。1889 年 18 岁的卢瑟福在校长的鼓励和支持下，参加了初级大学奖学金的考试，从而进入了新西兰大学的坎特伯雷学院，1894 年《新西兰协会会报》上发表了卢瑟福的《使用高频放电法使铁磁化》的论文，因此他取得了理科学士学位。1895 年秋赴英国剑桥大学，在汤姆生领导下的卡文迪实验室里实习了 3 年（1895～1898 年）。这段时间，正是世界上各国科学家都在想方设法揭开原子内部奥秘的时候。卢瑟福通过实验分析，正确地解释了放射现象。1904 年卢瑟福出版了他的专著《放射学》直到现在，该书仍深受大家的重视。1907 年卢瑟福当选为英国曼彻斯特大学教授，在各方面条件都较差的曼彻斯特大学实验室里，卢瑟福进行了一系列放射性研究工作，创立了新的原子结构模型。他第一次用α粒子使原子核发生分裂。由于卢瑟福在研究物质基本性质方面和原子科学方面取得了重大成就，于 1908 年获得了诺贝尔化学奖金。

1910 年卢瑟福主持了曼彻斯特大学物理实验室，他给两位青年助手盖革和马斯顿一项简单的任务，要他们去观测当α粒子轰击铂膜时，穿过铂膜的α粒子的运动情况。（盖革和马斯顿作的实验装置示意图如下）

整个装置十分简单：为藏在一只铅室里的放射性源提供α粒子，通过铅室里的一条细通道射出一束射线——α粒子流去轰击铂的薄膜，在铂膜后面有一只观察用的带有荧光屏的低倍显微镜，显微镜可以改变不同方位进行观察。荧光屏是用玻璃片涂荧光物硫化锌制成的，当α粒子打到荧光屏上时， 就会发生微弱的闪光，α粒子每打中一下荧光屏，通过显微镜就可以在荧光屏上看到一个瞬时闪烁。采用这个方法就能计算出来自任何偏转角度的α粒子的数目。盖革和马斯顿完成了准备工作，他们就精确地做观测工作和计数了。他们在实验中发现大部分的α粒子能穿过铂膜，根据汤姆逊的模型这是意料之中之事。但当他们将荧光屏移动到和α粒子源同一侧再进行观测时， 却发现了出乎意料之外的情形：有极个别的α粒子发生被铂膜反射回来的现象。观察表明，大约每发射数千个α粒子就有一个可能被弹回来。

卢瑟福听到他的两个助手的报告后，就着手对观测的结果进行分析，又根据库仑定律进行理论计算，结果表明，α粒子受到了强烈的静电斥力作用。计算结果与实验结果一比较，卢瑟福经过了几个星期的反复思考，最后断定在原子中间，一定有一个带正电的、体积比原子小得多的东西，这个东西集中了几乎原子的质量，而这个东西的体积只有原子的 1/1014，这就是卢瑟福第一个提出的原子核的概念。

1911 年他第一次正式提出新的原子结构模型——原子行星模型。这个模型认为：原子质量大部分集中在一个带有正电荷 Ze（Z 为原子序数，e 为单元电荷），而半径约为 10-15～10-24 米的原子核中。另有 Z 个电子在距离原子核约 10-14～10-10 米的区域内绕核沿椭圆形轨道运动。运动的情况和行星绕太阳运动相似。原子核像太阳，Z 个电子就像太阳系中的行星那样绕太阳以椭圆形轨道运行。（图 2 所示是原子结构模型。）

卢瑟福在科学研究中，从不畏惧困难，总是勇往直前地不断进取。因此他的学生在剑桥皇家学会蒙得实验室大门右边的墙上，刻了一条鳄鱼。因为鳄鱼在碧波中总是照直向前，从不回头，以此赞誉他们的老师卢瑟福勇往直前的坚毅性格。