α粒子散射實驗，又稱金箔實驗、Geiger-Marsden實驗或盧瑟福α粒子散射實驗[1]。是1909年 漢斯·蓋革和恩斯特·馬斯登在歐內斯特·盧瑟福指導下於英國曼徹斯特大學做的壹個著名物理實驗。
實驗用準直的α射線轟擊厚度為微米的金箔，發現絕大多數的α粒子都照直穿過薄金箔，偏轉很小，但有少數α粒子發生角度比湯姆孫模型所預言的大得多的偏轉，大約有1／8000 的α粒子偏轉角大於90°，甚至觀察到偏轉角等於150°的散射，稱大角散射，更無法用湯姆孫模型說明。1911年盧瑟福提出原子的有核模型(又稱原子的核式結構模型），與正電荷聯系的質量集中在中心形成原子核，電子繞著核在核外運動，由此導出α粒子散射公式，說明了α粒子的大角散射。盧瑟福的散射公式後來被蓋革和馬斯登改進了的實驗系統地驗證。根據大角散射的數據可得出原子核的半徑上限為10-14米，此實驗開創了原子結構研究的先河。這個實驗推翻了J.J.湯姆孫在1903年提出的原子的葡萄幹圓面包模型，認為原子的正電荷和質量聯系在壹起均勻連續分布於原子範圍，電子鑲嵌在其中，可以在其平衡位置作微小振動，為建立現代原子核理論打下了基礎。
盧瑟福的a粒子散射試驗
盧瑟福從1909年起做了著名的α粒子散射實驗，實驗的目的是想證實湯姆孫原子模型的正確性，實驗結果卻成了否定湯姆孫原子模型的有力證據。在此基礎上，盧瑟福提出了原子核式結構模型。
為了要考察原子內部的結構，必須尋找壹種能射到原子內部的試探粒子，這種粒子就是從天然放射性物質中放射出的α粒子。盧瑟福和他的助手用α粒子轟擊金箔來進行實驗，圖14-1是這個實驗裝置的示意圖。
在壹個鉛盒裏放有少量的放射性元素釙(Po)，它發出的α射線從鉛盒的小孔射出，形成壹束很細的射線射到金箔上。當α粒子穿過金箔後，射到熒光屏上產生壹個個的閃光點，這些閃光點可用顯微鏡來觀察。為了避免α粒子和空氣中的原子碰撞而影響實驗結果，整個裝置放在壹個抽成真空的容器內，帶有熒光屏的顯微鏡能夠圍繞金箔在壹個圓周上移動。
實驗結果表明，絕大多數α粒子穿過金箔後仍沿原來的方向前進，但有少數α粒子發生了較大的偏轉，並有極少數α粒子的偏轉超過90°，有的甚至幾乎達到180°而被反彈回來，這就是α粒子的散射現象。
發生極少數α粒子的大角度偏轉現象是出乎意料的。根據湯姆孫模型的計算，α粒子穿過金箔後偏離原來方向的角度是很小的，因為電子的質量不到α粒子的1/7400，α粒子碰到它，就像飛行著的子彈碰到壹粒塵埃壹樣，運動方向不會發生明顯的改變。正電荷又是均勻分布的，α粒子穿過原子時，它受到原子內部兩側正電荷的斥力大部分相互抵消，α粒子偏轉的力就不會很大。然而事實卻出現了極少數α粒子大角度偏轉的現象。盧瑟福後來回憶說：“這是我壹生中從未有的最難以置信的事，它好比妳對壹張紙發射出壹發炮彈，結果被反彈回來而打到自己身上……”盧瑟福對實驗的結果進行了分析，認為只有原子的幾乎全部質量和正電荷都集中在原子中心的壹個很小的區域，才有可能出現α粒子的大角度散射。由此，盧瑟福在1911年提出了原子的核式結構模型，認為在原子的中心有壹個很小的核，叫做原子核(nucleus)，原子的全部正電荷和幾乎全部質量都集中在原子核裏，帶負電的電子在核外空間裏繞著核旋轉。
按照這壹模型，α粒子穿過原子時，電子對α粒子運動的影響很小，影響α粒子運動的主要是帶正電的原子核。而絕大多數的α粒子穿過原子時離核較遠，受到的庫侖斥力很小，運動方向幾乎沒有改變，如圖14-2(b)中的1、3、4、6、7、9，只有極少數α粒子可能與核十分接近，受到較大的庫侖斥力，才會發生大角度的偏轉，如圖14-2(b)中的2，5，8。
根據α粒子散射實驗，可以估算出原子核的直徑約為10-15米～10-14米，原子直徑大約是10-10米，所以原子核的直徑大約是原子直徑的萬分之壹，原子核的體積只相當於原子體積的萬億分之壹。
結果：大多數散射角很小，約1/8000散射大於90°； 極個別的散射角等於180°。
結論：正電荷集中在原子中心。