原子的核式結(jié)構(gòu)模型(yong)

1、18.2 原子的核式結(jié)構(gòu)模型原子的核式結(jié)構(gòu)模型第十八章第十八章 原子結(jié)構(gòu)原子結(jié)構(gòu)十九世紀(jì)末，湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電子，并知道電十九世紀(jì)末，湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電子，并知道電子是原子的組成部分由于電子是帶負(fù)電的，子是原子的組成部分由于電子是帶負(fù)電的，而原子又是中性的，因此推斷出原子中還有帶而原子又是中性的，因此推斷出原子中還有帶正電的物質(zhì)那么這兩種物質(zhì)是怎樣構(gòu)成原子正電的物質(zhì)那么這兩種物質(zhì)是怎樣構(gòu)成原子的呢？的呢？湯姆生提出了湯姆生提出了棗糕模型棗糕模型湯姆孫湯姆孫杰出貢獻(xiàn)杰出貢獻(xiàn): :18971897年發(fā)現(xiàn)電子年發(fā)現(xiàn)電子( (榮獲榮獲19061906年諾貝爾物理獎(jiǎng)年諾貝爾物理獎(jiǎng)) ) 在湯姆生的原子模在湯姆生

2、的原子模型中，原子是一個(gè)球型中，原子是一個(gè)球體；正電核均勻分布體；正電核均勻分布在整個(gè)球內(nèi)，而電子在整個(gè)球內(nèi)，而電子都象棗核那樣鑲嵌在都象棗核那樣鑲嵌在原子里面原子里面電子電子正電荷正電荷 1.1.著名的著名的 粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置盧盧瑟瑟福福 1909190919111911年，年，英國(guó)物理學(xué)家盧瑟福英國(guó)物理學(xué)家盧瑟福和他的助手們進(jìn)行了和他的助手們進(jìn)行了 粒子散射實(shí)驗(yàn)粒子散射實(shí)驗(yàn)二、絕大多數(shù)絕大多數(shù)粒子穿過(guò)金箔后仍沿原來(lái)方向前粒子穿過(guò)金箔后仍沿原來(lái)方向前進(jìn)，進(jìn)，少數(shù)少數(shù)粒子（約占粒子（約占8000分之一）發(fā)生了較大分之一）發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn)，的偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)極少數(shù)粒子的偏轉(zhuǎn)超過(guò)了粒子

3、的偏轉(zhuǎn)超過(guò)了90，有的甚至，有的甚至幾乎被撞了回來(lái)。幾乎被撞了回來(lái)。第一種現(xiàn)象說(shuō)明，原子中絕大部分是空的；第一種現(xiàn)象說(shuō)明，原子中絕大部分是空的；第二、三種現(xiàn)象可看出，第二、三種現(xiàn)象可看出， 粒子受到較大的庫(kù)侖力作用；粒子受到較大的庫(kù)侖力作用；2.盧瑟福對(duì)于上述實(shí)驗(yàn)的結(jié)果感到十分驚奇，盧瑟福對(duì)于上述實(shí)驗(yàn)的結(jié)果感到十分驚奇，他說(shuō)：他說(shuō)：“這是我一生中從未有的最難以置信這是我一生中從未有的最難以置信的事，它好比你對(duì)一張紙發(fā)射炮彈，結(jié)果被的事，它好比你對(duì)一張紙發(fā)射炮彈，結(jié)果被發(fā)彈回來(lái)而打到自己身上。發(fā)彈回來(lái)而打到自己身上?！彼伎迹簽槭裁磿?huì)這樣說(shuō)？湯姆遜棗思考：為什么會(huì)這樣說(shuō)？湯姆遜棗糕原子模型能否解釋

4、這種現(xiàn)象？糕原子模型能否解釋這種現(xiàn)象？根據(jù)湯姆生模型計(jì)算的結(jié)果：電子質(zhì)量很小，根據(jù)湯姆生模型計(jì)算的結(jié)果：電子質(zhì)量很小，對(duì)對(duì) 粒子的運(yùn)動(dòng)方向不會(huì)發(fā)生明顯影響；由于正粒子的運(yùn)動(dòng)方向不會(huì)發(fā)生明顯影響；由于正電荷均勻分布，電荷均勻分布， 粒子所受庫(kù)侖力也很小，故粒子所受庫(kù)侖力也很小，故 粒子偏轉(zhuǎn)角度不會(huì)很大粒子偏轉(zhuǎn)角度不會(huì)很大盧瑟福盧瑟福根據(jù)他的導(dǎo)師湯姆生模型計(jì)算的結(jié)果：根據(jù)他的導(dǎo)師湯姆生模型計(jì)算的結(jié)果：實(shí)驗(yàn)結(jié)果與之前預(yù)測(cè)完全不一致，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與之前預(yù)測(cè)完全不一致，所以原子結(jié)構(gòu)模型必須重新構(gòu)思所以原子結(jié)構(gòu)模型必須重新構(gòu)思! 實(shí)驗(yàn)結(jié)果卻是有八千分之一的粒子發(fā)生了大實(shí)驗(yàn)結(jié)果卻是有八千分之一的粒子發(fā)生了大角度

5、偏轉(zhuǎn)角度偏轉(zhuǎn) ！盧瑟福思考盧瑟福思考 絕大多數(shù)絕大多數(shù)粒子穿過(guò)金箔仍沿原方粒子穿過(guò)金箔仍沿原方向前進(jìn)說(shuō)明什么？向前進(jìn)說(shuō)明什么？ 少數(shù)少數(shù)粒子的大角度偏轉(zhuǎn)甚至反彈粒子的大角度偏轉(zhuǎn)甚至反彈是怎么造成的？是怎么造成的？在原子的中心有一個(gè)很小的核，叫做原子在原子的中心有一個(gè)很小的核，叫做原子核原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都核原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里帶負(fù)電的電子在核外空集中在原子核里帶負(fù)電的電子在核外空間繞著核旋轉(zhuǎn)間繞著核旋轉(zhuǎn)三三. 原子的核式結(jié)構(gòu)的提出原子的核式結(jié)構(gòu)的提出 1. 原子的核式結(jié)構(gòu)模型原子的核式結(jié)構(gòu)模型-盧瑟福盧瑟福 粒子穿過(guò)原子時(shí)，粒子穿過(guò)原子時(shí)，電子對(duì)電子對(duì)粒子

6、運(yùn)動(dòng)的影粒子運(yùn)動(dòng)的影響很小，影響響很小，影響粒子運(yùn)粒子運(yùn)動(dòng)的主要是帶正電的動(dòng)的主要是帶正電的原子核。原子核。而而絕大多數(shù)的絕大多數(shù)的粒子粒子穿穿過(guò)原子時(shí)離核較遠(yuǎn)，過(guò)原子時(shí)離核較遠(yuǎn)，受到的庫(kù)侖斥力很小，受到的庫(kù)侖斥力很小，運(yùn)動(dòng)方向幾乎沒(méi)有改運(yùn)動(dòng)方向幾乎沒(méi)有改變，只有變，只有極少數(shù)極少數(shù)粒子粒子可能與核十分接近，可能與核十分接近，受到較大的庫(kù)侖斥力，受到較大的庫(kù)侖斥力，才會(huì)發(fā)生大角度的偏才會(huì)發(fā)生大角度的偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 。三三. 原子的核式結(jié)構(gòu)的提出原子的核式結(jié)構(gòu)的提出 2. 對(duì)對(duì)粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象解釋解釋核式結(jié)構(gòu)模型示意圖核式結(jié)構(gòu)模型示意圖F庫(kù)侖力電子原子核v 科學(xué)成就科學(xué)成就1、他關(guān)于、他

7、關(guān)于放射性的研究放射性的研究確立了放確立了放射性是發(fā)自原子內(nèi)部的變化。為開(kāi)射性是發(fā)自原子內(nèi)部的變化。為開(kāi)辟原子物理學(xué)做了開(kāi)創(chuàng)性的工作。辟原子物理學(xué)做了開(kāi)創(chuàng)性的工作。2、1909年起，盧瑟福根據(jù)年起，盧瑟福根據(jù)a粒子粒子散射試驗(yàn)現(xiàn)象提出原子核式結(jié)構(gòu)模散射試驗(yàn)現(xiàn)象提出原子核式結(jié)構(gòu)模型。把原子結(jié)構(gòu)的研究引上了正確型。把原子結(jié)構(gòu)的研究引上了正確的軌道，被譽(yù)為的軌道，被譽(yù)為原子物理學(xué)之父原子物理學(xué)之父。 3、1919年，盧瑟福做了用年，盧瑟福做了用粒粒子轟擊氮核的實(shí)驗(yàn)，從而子轟擊氮核的實(shí)驗(yàn)，從而發(fā)現(xiàn)了質(zhì)發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子。子。 4、用粒子或、用粒子或射線轟擊原子核來(lái)射線轟擊原子核來(lái)引起核反應(yīng)引起核反應(yīng)實(shí)現(xiàn)人工核

8、反應(yīng)實(shí)現(xiàn)人工核反應(yīng)，成為，成為人們研究原子核和應(yīng)用核技術(shù)的重人們研究原子核和應(yīng)用核技術(shù)的重要手段。要手段。 桃李滿天下桃李滿天下 在盧瑟福的悉心培養(yǎng)下，他的學(xué)生和助手在盧瑟福的悉心培養(yǎng)下，他的學(xué)生和助手有多人獲得了諾貝爾獎(jiǎng)金：有多人獲得了諾貝爾獎(jiǎng)金： 1921年，盧瑟福的助手索迪獲諾貝爾化年，盧瑟福的助手索迪獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)；學(xué)獎(jiǎng)； 1922年，盧瑟福的學(xué)生阿斯頓獲諾貝爾年，盧瑟福的學(xué)生阿斯頓獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)；化學(xué)獎(jiǎng)； 1922年，盧瑟福的學(xué)生玻爾獲諾貝爾物年，盧瑟福的學(xué)生玻爾獲諾貝爾物理獎(jiǎng)；理獎(jiǎng)； 1927年，盧瑟福的助手威爾遜獲諾貝爾年，盧瑟福的助手威爾遜獲諾貝爾物理獎(jiǎng)；物理獎(jiǎng)； 1935年，

9、盧瑟福的學(xué)生查德威克獲諾貝年，盧瑟福的學(xué)生查德威克獲諾貝爾物理獎(jiǎng)；爾物理獎(jiǎng)； 1948年，盧瑟福的助手布萊克特獲諾貝年，盧瑟福的助手布萊克特獲諾貝爾物理獎(jiǎng)；爾物理獎(jiǎng)； 1951年，盧瑟福的學(xué)生科克拉夫特和瓦年，盧瑟福的學(xué)生科克拉夫特和瓦耳頓，共同耳頓，共同 獲得諾貝爾物理獎(jiǎng)；獲得諾貝爾物理獎(jiǎng)； 1978年，盧瑟福的學(xué)生卡皮茨獲諾貝爾年，盧瑟福的學(xué)生卡皮茨獲諾貝爾物理獎(jiǎng)。物理獎(jiǎng)。根據(jù)盧瑟福的原子核式模型和根據(jù)盧瑟福的原子核式模型和粒子散射的實(shí)粒子散射的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以推算出各種元素原子核的電荷驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以推算出各種元素原子核的電荷數(shù)，還可以估計(jì)出原子核的大小。數(shù)，還可以估計(jì)出原子核的大小。（1 1

10、）原子的半徑約為）原子的半徑約為1010-10-10m m、原子核半徑約是、原子核半徑約是1010-15-15m m，原子核的體積只占原子的體積的萬(wàn)億，原子核的體積只占原子的體積的萬(wàn)億分之一。分之一。（2 2）原子核所帶）原子核所帶正電荷數(shù)正電荷數(shù)與核外與核外電子數(shù)電子數(shù)以及該以及該元素在周期表內(nèi)的元素在周期表內(nèi)的原子序數(shù)相等原子序數(shù)相等。米米體育場(chǎng)體育場(chǎng) 根據(jù)盧瑟福的原子結(jié)構(gòu)模型，原子內(nèi)部是根據(jù)盧瑟福的原子結(jié)構(gòu)模型，原子內(nèi)部是十分十分“空曠空曠”的，舉一個(gè)簡(jiǎn)單的例子：的，舉一個(gè)簡(jiǎn)單的例子：原子（半徑原子（半徑1010-10-10mm）原子核原子核( (半徑半徑1010-15-15mm） 米米

11、氫的同位素氫的同位素H21H11H31具有相同質(zhì)具有相同質(zhì)子數(shù)而中子子數(shù)而中子數(shù)不同的原數(shù)不同的原子子,在元素在元素周期表中處周期表中處于同一位置于同一位置,因而互稱為因而互稱為同位素。同位素。同位素同位素盧瑟福原子的核式結(jié)構(gòu)模型的建立過(guò)程盧瑟福原子的核式結(jié)構(gòu)模型的建立過(guò)程湯姆生發(fā)現(xiàn)電子湯姆生發(fā)現(xiàn)電子湯姆生原子模型湯姆生原子模型棗糕式棗糕式盧瑟福原子核式模型盧瑟福原子核式模型粒子散射實(shí)驗(yàn)粒子散射實(shí)驗(yàn)行星式行星式 1、在用、在用粒子轟擊金箔的實(shí)驗(yàn)中，盧瑟福觀察粒子轟擊金箔的實(shí)驗(yàn)中，盧瑟福觀察到的到的粒子的運(yùn)動(dòng)情況是（粒子的運(yùn)動(dòng)情況是（ ） A、全部、全部粒子穿過(guò)金屬箔后仍按原來(lái)的方向前粒子穿過(guò)金

12、屬箔后仍按原來(lái)的方向前進(jìn)進(jìn) B、絕大多數(shù)、絕大多數(shù)粒子穿過(guò)金屬箔后仍按原來(lái)的方粒子穿過(guò)金屬箔后仍按原來(lái)的方向前進(jìn)，少數(shù)發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)甚至被彈回向前進(jìn)，少數(shù)發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)甚至被彈回 C、少數(shù)、少數(shù)粒子穿過(guò)金屬箔后仍按原來(lái)的方向前粒子穿過(guò)金屬箔后仍按原來(lái)的方向前進(jìn)，絕大多數(shù)發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)，甚至被彈回進(jìn)，絕大多數(shù)發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)，甚至被彈回 D、全部、全部粒子都發(fā)生很大偏轉(zhuǎn)粒子都發(fā)生很大偏轉(zhuǎn)B 2 2、盧瑟福原子核式結(jié)構(gòu)理論的主要內(nèi)容有、盧瑟福原子核式結(jié)構(gòu)理論的主要內(nèi)容有（ ） A A、原子的中心有個(gè)核，叫做原子核、原子的中心有個(gè)核，叫做原子核 B B、原子的正負(fù)電荷都均勻分布在整個(gè)原子中、原

13、子的正負(fù)電荷都均勻分布在整個(gè)原子中 C C、原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中、原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里在原子核里 DD、帶負(fù)電的電子在核外繞核旋轉(zhuǎn)、帶負(fù)電的電子在核外繞核旋轉(zhuǎn)ACDACD3、當(dāng)、當(dāng)粒子被重核散射時(shí)，如圖所示的運(yùn)動(dòng)粒子被重核散射時(shí)，如圖所示的運(yùn)動(dòng)軌跡哪些是不可能存在的（軌跡哪些是不可能存在的（ ）BC粒子在靠近金原子核過(guò)程中動(dòng)能、電勢(shì)能、粒子在靠近金原子核過(guò)程中動(dòng)能、電勢(shì)能、庫(kù)侖力如何變化？庫(kù)侖力如何變化？4、利用、利用粒子散射實(shí)驗(yàn)，可以估算出（粒子散射實(shí)驗(yàn)，可以估算出（ ） A原子核外電子大小原子核外電子大小B電子運(yùn)動(dòng)速度電子運(yùn)動(dòng)速度C原子的大小原子的大小D原子核的大小原子核的大小D5在在粒子散射實(shí)驗(yàn)中，沒(méi)有考慮粒子散射實(shí)驗(yàn)中，沒(méi)有考慮粒子跟電子粒子跟電子的碰撞，其原因是（的碰撞，其原因是（ ）A粒子不跟電子發(fā)生相互作用粒子不跟電子發(fā)生相互作用B粒子跟電子相碰時(shí)，損失的能量極少，可忽粒子跟電子相碰時(shí)，損失的能量極少，可忽略略C電子的體積很小，電子的體積很小，粒子不會(huì)跟電