一种粒子散射演示装置

摘要

本发明涉及一种粒子散射演示装置，该装置包括散射台、倾斜滚道、带电球、带电体及势高台，势高台设置在散射台的上方，倾斜滚道一端与势高台连接，另一端与散射台上表面的侧部连接，倾斜滚道的中心线穿过散射台的中心；所述带电球设置在势高台上，且可沿倾斜滚道滚落至散射台上；所述带电体设置在散射台中心的底部；所述带电球为带有正电荷或负电荷的球体；所述带电体为带有正电荷或者负电荷的球体或圆锥体，且球体或圆锥体的轴心线穿过散射台的中心；本发明以库伦相互作用为基础，不仅可以演示排斥相互作用的散射效果，还可以演示吸引相互作用的散射效果，从而直观的演示粒子散射的现象和原理，通过该装置来演示粒子散射过程学习原子结构。

权利要求

1.一种粒子散射演示装置，其特征在于：该装置包括散射台（1）、倾斜滚道（2）、带电球（3）、带电体（4）及势高台（5），势高台（5）设置在散射台（1）的上方，倾斜滚道（2）一端与势高台（5）连接，另一端与散射台（1）上表面的侧部连接，倾斜滚道（2）的中心线穿过散射台（1）的中心；所述带电球（3）设置在势高台（5）上，且可沿倾斜滚道（2）滚落至散射台（1）上；所述带电体（4）设置在散射台（1）中心的底部；所述带电球（3）为带有正电荷或负电荷的球体；所述带电体（4）为带有正电荷或者负电荷的球体或圆锥体，且球体或圆锥体的轴心线穿过散射台（1）的中心；所述带电球（3）和带电体（4）均为空心金属球，散射台（1）为绝缘材料制作的平台。

2.如权利要求1所述的粒子散射演示装置，其特征在于：所述散射台（1）呈圆形，且其表面四周设有凸台。

3.如权利要求1所述的粒子散射演示装置，其特征在于：所述倾斜滚道（2）的倾斜角度不大于10度。

4.如权利要求2所述的粒子散射演示装置，其特征在于：所述倾斜滚道（2）的长度为散射台（1）半径的1 2倍。

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5.如权利要求1所述的粒子散射演示装置，其特征在于：所述带电球（3）直径为1 10mm，~带电体（4）直径为1 10cm。

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说明书

一种粒子散射演示装置

技术领域

[0001] 本发明涉及教学演示装置领域，具体的说是一种粒子散射演示装置。

背景技术

[0002] 粒子散射是认识原子核结构重要的验证性实验，由于实验设备的限制，学习原子核结构只能通过模型来演示粒子散射过程。目前有的粒子散射演示仪采用圆柱形或圆锥形模拟粒子势垒，它与真实粒子散射实验中的库伦相互作用有较大差别，演示效果不理想，不利于帮助理解粒子散射的原理，认识原子的结构。

发明内容

[0003] 针对上述现有的粒子散射演示仪演示效果不理想，不利于帮助理解粒子散射的原理，认识原子的结构等问题，本发明提供一种粒子散射演示装置。

[0004] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

[0005] 一种粒子散射演示装置，该装置包括散射台、倾斜滚道、带电球、带电体及势高台，势高台设置在散射台的上方，倾斜滚道一端与势高台连接，另一端与散射台上表面的侧部连接，倾斜滚道的中心线穿过散射台的中心；所述带电球设置在势高台上，且可沿倾斜滚道滚落至散射台上；所述带电体设置在散射台中心的底部；所述带电球为带有正电荷或负电荷的球体；所述带电体为带有正电荷或者负电荷的球体或圆锥体，且球体或圆锥体的轴心线穿过散射台的中心。

[0006] 所述散射台呈圆形，且其表面四周设有凸台。

[0007] 所述倾斜滚道的倾斜角度不大于10度。

[0008] 所述倾斜滚道的长度为散射台半径的1 2倍。~

[0009] 所述带电球和带电体均为空心金属球，散射台为绝缘平台。

[0010] 所述带电球直径为1 10mm，带电体直径为1 10cm。~ ~

[0011] 本发明的有益效果：

[0012] 本发明提供的粒子散射演示装置，以库伦相互作用为基础，不仅可以演示排斥相互作用的散射效果，还可以演示吸引相互作用的散射效果，从而通过该装置来演示粒子散射过程；有利于帮助理解粒子散射的原理，认识原子的结构；且本装置结构简单，使用方便。

附图说明

[0013] 图1为本发明实施例一结构示意图；

[0014] 图2为图1的俯视图；

[0015] 图3为本发明实施例二结构示意图；

[0016] 图4为图3的俯视图；

[0017] 图5为q1和q2带同种电荷的散射过程；

[0018] 图6为q1和q2带异种电荷的散射过程；

[0019] 附图标记：1、散射台，2、倾斜滚道，3、带电球，4、带电体，5、势高台，6、粒子运动轨迹。

具体实施方式

[0020] 下面结合具体实施方式对本发明做进一步的阐述。

[0021] 一种粒子散射演示装置，该装置包括散射台1、倾斜滚道2、带电球3、带电体4及势高台5，势高台5设置在散射台1的上方，倾斜滚道2一端与势高台5连接，另一端与散射台1上表面的侧部连接，倾斜滚道2的中心线穿过散射台1的中心；所述带电球3设置在势高台5上，且可沿倾斜滚道2滚落至散射台1上；所述带电体4设置在散射台1中心的底部；所述带电球3为带有正电荷或负电荷的球体；所述带电体4为带有正电荷或者负电荷的球体或圆锥体，且球体或圆锥体的轴心线穿过散射台1的中心。

[0022] 实施例一

[0023] 如图1、图2所示：一种粒子散射演示装置，该装置包括散射台1、倾斜滚道2、带电球3、带电体4及势高台5，势高台5设置在散射台1的上方，倾斜滚道2一端与势高台5连接，另一端与散射台1上表面的侧部连接，倾斜滚道2的中心线穿过散射台1的中心；所述散射台1呈圆形，且其表面四周设有凸台。所述带电球3设置在势高台5上，且可沿倾斜滚道2滚落至散射台1上；所述带电体4设置在散射台1中心的底部；所述带电球3为带有负电荷的空心金属球，其直径为1mm，所述带电体4为带有正电荷的球空心金属球，其直径为5cm。所述倾斜滚道
2的倾斜角度不大于10度，所述倾斜滚道2的长度为散射台1半径的2倍。所述带电球3沿倾斜滚道2滚落至散射台1后，其运动轨迹如图5所示。

[0024] 实施例二

[0025] 如图3、图4所示：一种粒子散射演示装置，该装置包括散射台1、倾斜滚道2、带电球3、带电体4及势高台5，势高台5设置在散射台1的上方，倾斜滚道2一端与势高台5连接，另一端与散射台1上表面的侧部连接，倾斜滚道2的中心线穿过散射台1的中心；所述散射台1呈圆形，且其表面四周设有凸台。所述带电球3设置在势高台5上，且可沿倾斜滚道2滚落至散射台1上；所述带电体4设置在散射台1中心的底部；所述带电球3为带有正电荷的空心金属球，其直径为1 10mm，所述带电体4为带有正电荷的球空心金属球，其直径为1 10cm。所述倾~ ~
斜滚道2的倾斜角度不大于10度，所述倾斜滚道2的长度为散射台1半径的2倍。所述带电球3沿倾斜滚道2滚落至散射台1后，其运动轨迹如图6所示。

[0026] 带电球3和带电体4，所带电量分别为q1和q2，两者间距离为r。此时，带电球3和带电体4间的相互作用力的大小为F，沿着两个电荷的连线方向。如果带电球3和带电体4所带电量同号，则表现为排斥力；如果所带电量反号，则表现为吸引力。

[0027]

[0028] 当q2固定，q1以速度v0向q2运动的过程中，q1由于受到q2的库伦作用力而发生偏转。q1的末速度与初速度之间的夹角称为偏转角。偏转角与q1和q2所带电量、q1初速度v0的大小、q2与速度v0方向之间的垂直距离有关。

[0029] 选择1~10mm的空心球为q1，是为了减小其质量，从而减小其初始动量。在其他情况不变的前提下，可以增大其偏转角。

[0030] 选择1~10cm的空心球q2，是为了增大其电容，从而增大q2的电量。在其他情况不变的前提下，可以增大q1的偏转角。