原子的核式結(jié)構(gòu)模型定稿

關(guān)于原子的核式結(jié)構(gòu)模型定稿第1頁(yè)，講稿共20頁(yè)，2023年5月2日，星期三原子復(fù)雜結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)過(guò)程1897年發(fā)現(xiàn)陰極射線是電子流都從物體中擊出電子來(lái)原子(中性)電子(一)正電荷?設(shè)想?1、公元前五世紀(jì)希臘哲學(xué)家提出物質(zhì)是由不可分割的微粒（叫原子）組成。2、100多年前化學(xué)反應(yīng)中原子的種類和數(shù)目不變，化學(xué)上倍比定律的發(fā)現(xiàn)等證實(shí)了物質(zhì)的原子性結(jié)構(gòu)，認(rèn)為原子是不可再分的、物質(zhì)是由原子組成的。3、19世紀(jì)末20世紀(jì)初X射線使氣體電離光電效應(yīng)湯姆生原子模型第2頁(yè)，講稿共20頁(yè)，2023年5月2日，星期三十九世紀(jì)末，湯姆生發(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，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)成原子的呢？湯姆生的原子模型湯姆生提出了棗糕模型湯姆生杰出貢獻(xiàn):1897年發(fā)現(xiàn)電子(榮獲1906年諾貝爾物理獎(jiǎng))第3頁(yè)，講稿共20頁(yè)，2023年5月2日，星期三電子正電荷湯姆孫認(rèn)為：原子是一個(gè)球體；正電荷均勻分布在整個(gè)球內(nèi)，而電子都象布丁中的葡萄干那樣鑲嵌在內(nèi)。一、湯姆孫的原子模型“棗糕模型”能夠定性解釋原子光譜。“棗糕模型”第4頁(yè)，講稿共20頁(yè)，2023年5月2日，星期三

以湯姆孫為首的英國(guó)劍橋?qū)W派，在原子物理學(xué)上所取得的這些驚人成就，使歐洲大陸上的物理學(xué)家都拜倒在他們的腳下。他的學(xué)生盧瑟福也接受了湯姆孫的原子模型，1909年盧瑟福建議其學(xué)生兼助手蓋革和馬斯頓用α粒子轟擊金箔去驗(yàn)證湯姆孫原子模型。從經(jīng)典物理學(xué)的角度看，湯姆孫的模型是很成功的。解釋原子是電中性的，電子在原子里是怎樣分布的，解釋原子為什么會(huì)發(fā)光，能估計(jì)出原子的大小約為一億分之一厘米。第5頁(yè)，講稿共20頁(yè)，2023年5月2日，星期三二.α粒子散射實(shí)驗(yàn)1.實(shí)驗(yàn)裝置放射源——放射性元素釙（Po）放出α粒子，α粒子是氦核，帶2e正電荷，質(zhì)量是氫原子的4倍，具有較大的動(dòng)能。金箔——作為靶子，厚度1μm,重疊了3000層左右的金原子。熒光屏——α粒子打在上面發(fā)出閃光。顯微鏡——通過(guò)顯微鏡觀察閃光，且可360°轉(zhuǎn)動(dòng)觀察不同角度α粒子的到達(dá)情況。第6頁(yè)，講稿共20頁(yè)，2023年5月2日，星期三思考與討論：1、α粒子射入金箔時(shí)難免與電子碰撞。試估計(jì)與電子的碰撞對(duì)α粒子速度的影響。2、按照湯姆孫棗糕原子模型，正電荷均勻分布在整個(gè)原子球體內(nèi)部。請(qǐng)分析：α粒子穿過(guò)金箔，受到電荷的作用力后，沿哪些方向前進(jìn)的可能性較大，最不可能沿什么方向前進(jìn)。3、試畫(huà)出α粒子穿過(guò)湯姆孫棗糕模型的圖景。第7頁(yè)，講稿共20頁(yè)，2023年5月2日，星期三根據(jù)湯姆孫模型的計(jì)算：α粒子穿過(guò)金箔后偏離原來(lái)方向的角度是很小的，因?yàn)殡娮拥馁|(zhì)量不到α粒子的1/7300，α粒子碰到它，就像飛行著的子彈碰到一粒塵埃一樣，運(yùn)動(dòng)方向不會(huì)發(fā)生明顯的改變。正電荷又是均勻分布的，α粒子穿過(guò)原子時(shí)，它受到原子內(nèi)部?jī)蓚?cè)正電荷的斥力大部分相互抵消，α粒子偏轉(zhuǎn)的力就不會(huì)很大。事實(shí)真的如此嗎？第8頁(yè)，講稿共20頁(yè)，2023年5月2日，星期三二.α粒子散射實(shí)驗(yàn)第9頁(yè)，講稿共20頁(yè)，2023年5月2日，星期三粒子散射實(shí)驗(yàn)1、絕大多數(shù)α粒子穿過(guò)金箔后仍沿原來(lái)方向前進(jìn)．2、少數(shù)α粒子發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn)．3、極少數(shù)α粒子的偏轉(zhuǎn)超過(guò)90°．4、有的甚至幾乎達(dá)到180°．第10頁(yè)，講稿共20頁(yè)，2023年5月2日，星期三二.α粒子散射實(shí)驗(yàn)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)：“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)果被發(fā)彈回來(lái)而打到自己身上。。。。。”3.實(shí)驗(yàn)分析思考：為什么會(huì)這樣說(shuō)？湯姆遜棗糕原子模型能否解釋這種現(xiàn)象？第11頁(yè)，講稿共20頁(yè)，2023年5月2日，星期三二.α粒子散射實(shí)驗(yàn)盧瑟福根據(jù)他的導(dǎo)師湯姆生模型計(jì)算的結(jié)果：電子質(zhì)量很小，對(duì)α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，α粒子所受庫(kù)侖力也很小，散射角不超過(guò)零點(diǎn)幾度，發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)的幾率幾乎是零．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!

實(shí)驗(yàn)結(jié)果卻是有八千分之一的粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)！?。〉?2頁(yè)，講稿共20頁(yè)，2023年5月2日，星期三粒子散射實(shí)驗(yàn)1、絕大多數(shù)α粒子穿過(guò)金箔后仍沿原來(lái)方向前進(jìn)．2、少數(shù)α粒子發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn)．3、極少數(shù)α粒子的偏轉(zhuǎn)超過(guò)90°．4、有的甚至幾乎達(dá)到180°．第一條現(xiàn)象說(shuō)明，原子中絕大部分是空的；第二、三現(xiàn)象可看出，α粒子受到較大的庫(kù)侖力作用；第四條現(xiàn)象可看出，α粒子在原子中碰到了比他質(zhì)量大的多的東西第13頁(yè)，講稿共20頁(yè)，2023年5月2日，星期三1、在原子中心有一個(gè)很小的核，叫原子核．2、原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里．3、帶負(fù)電的電子在核外空間繞著核旋轉(zhuǎn)．三、原子的核式結(jié)構(gòu)的提出

第14頁(yè)，講稿共20頁(yè)，2023年5月2日，星期三

α粒子穿過(guò)原子時(shí)，電子對(duì)α粒子運(yùn)動(dòng)的影響很小，影響α粒子運(yùn)動(dòng)的主要是帶正電的原子核。而絕大多數(shù)的α粒子穿過(guò)原子時(shí)離核較遠(yuǎn)，受到的庫(kù)侖斥力很小，運(yùn)動(dòng)方向幾乎沒(méi)有改變，只有極少數(shù)α粒子可能與核十分接近，受到較大的庫(kù)侖斥力，才會(huì)發(fā)生大角度的偏轉(zhuǎn)。三.原子的核式結(jié)構(gòu)的提出

2.對(duì)α粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象解釋第15頁(yè)，講稿共20頁(yè)，2023年5月2日，星期三第16頁(yè)，講稿共20頁(yè)，2023年5月2日，星期三根據(jù)盧瑟福的原子結(jié)構(gòu)模型，原子內(nèi)部是十分“空曠”的，舉一個(gè)簡(jiǎn)單的例子：體育場(chǎng)原子原子核第17頁(yè)，講稿共20頁(yè)，2023年5月2日，星期三質(zhì)子中子核子質(zhì)子數(shù)電荷數(shù)原子核的組成

1919年，盧瑟福用粒子轟擊氮核，得到了質(zhì)子，進(jìn)而猜想原子核內(nèi)存在不帶電的中子，這一猜想10年后被他的學(xué)生查德威克用實(shí)驗(yàn)證實(shí)，并得到公認(rèn)．第18頁(yè)，講稿共20頁(yè)，2023年5月2日，星期三電荷數(shù)Z=質(zhì)子數(shù)=原子序數(shù)質(zhì)量數(shù)A=核子數(shù)

=質(zhì)子數(shù)