一种粒子散射演示装置的制作方法

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：

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。

技术实现要素：

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。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

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。

所述散射台呈圆形，且其表面四周设有凸台。

所述倾斜滚道的倾斜角度不大于10度。

所述倾斜滚道的长度为散射台半径的1~2倍。

所述带电球和带电体均为空心金属球，散射台为绝缘平台。

所述带电球直径为1~10mm，带电体直径为1~10cm。

本发明的有益效果：

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

图1为本发明实施例一结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为本发明实施例二结构示意图；

图4为图3的俯视图；

图5为q1和q2带同种电荷的散射过程；

图6为q1和q2带异种电荷的散射过程；

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

下面结合具体实施方式对本发明做进一步的阐述。

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。

实施例一

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。

实施例二

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。

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。

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。

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。

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。

技术特征：

技术总结
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。

技术研发人员：王翚;李同伟;琚伟伟;吕珍龙;李海生;崔红玲;毛淼;程珊珊
受保护的技术使用者：河南科技大学
技术研发日：2017.06.22
技术公布日：2017.08.04