第十八章 原子的結(jié)構(gòu)

第十八章原子的結(jié)構(gòu)第1頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1897年J.J.湯姆孫根據(jù)放電管中的陰極射線在電磁場(chǎng)和磁場(chǎng)作用下的軌跡確定陰極射線中的粒子帶負(fù)電，并測(cè)出其荷質(zhì)比，這在一定意義上是歷史上第一次發(fā)現(xiàn)電子，12年后R.A.密立根用油滴實(shí)驗(yàn)測(cè)出了電子的電荷。

電子的發(fā)現(xiàn)1856-1940英國(guó)劍橋大學(xué)實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家

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19世紀(jì)末，在對(duì)氣體放電現(xiàn)象的研究中，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了電子。8原子是可以分割的，是由更小的微粒組成的。

早在1858年，德國(guó)物理學(xué)家普呂克爾利用低壓氣體放電管研究氣體放電時(shí)發(fā)現(xiàn)一種奇特的現(xiàn)象。1876年德國(guó)物理學(xué)家戈德斯坦研究后命名為陰極射線陰極射線第3頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月陰極射線的本質(zhì)一種認(rèn)為陰極射線像X射線一樣是電磁輻射一種認(rèn)為陰極射線是帶電微粒思考：根據(jù)帶電粒子在電磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，你知道哪些方法可以判斷運(yùn)動(dòng)的帶電粒子所帶電荷的正負(fù)號(hào)？第4頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

英國(guó)物理學(xué)家J.J.湯姆孫自1890年起開始研究，對(duì)陰極射線進(jìn)行了一系列的實(shí)驗(yàn)研究。他認(rèn)為陰極射線是帶電粒子流。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證第5頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

在真空度高的放電管中，陰極射線中的粒子主要來(lái)自陰極。對(duì)于真空度不高的放電管來(lái)說(shuō)，粒子還可能來(lái)自管中的氣體。湯姆孫的氣體放電管的示意圖

帶電粒子的電荷量與其質(zhì)量之比——比荷q/m，是一個(gè)重要的物理量。根據(jù)帶電粒子在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中受力的情況，可以得出組成陰極射線的微粒的比荷。建議你依照下面的提示自己算一算。第6頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.當(dāng)金屬板D1、D2之間未加電場(chǎng)時(shí)，射線不偏轉(zhuǎn)，射在屏上P1點(diǎn)。施加電場(chǎng)E之后，射線發(fā)生偏轉(zhuǎn)并射到屏上P2處。由此可以推斷陰極射線帶有什么性質(zhì)的電荷？湯姆孫的氣體放電管的示意圖第7頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.如果要抵消陰極射線的偏轉(zhuǎn)，使它從P2點(diǎn)回到

P1，需要在兩塊金屬板之間的區(qū)域再施加一個(gè)大小、方向合適的磁場(chǎng)。這個(gè)磁場(chǎng)的方向是？寫出此時(shí)每個(gè)陰極射線微粒（質(zhì)量為m，速度為v）受到的洛侖茲力和電場(chǎng)力。你能求出陰極射線的速度v的表達(dá)式嗎？湯姆孫的氣體放電管的示意圖第8頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.由于金屬板D、F間的距離是已知的，兩板間的電壓是可測(cè)量的，所以兩板間的電場(chǎng)強(qiáng)度E也是已知量E=?。磁感應(yīng)強(qiáng)度B同樣按已知量處理。湯姆孫的氣體放電管的示意圖第9頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.如果去掉D1、D2間的電場(chǎng)E，只保留磁場(chǎng)B，磁場(chǎng)方向與射線運(yùn)動(dòng)方向垂直。陰極射線在有磁場(chǎng)的區(qū)域?qū)?huì)形成一個(gè)半徑為r的圓弧(r可以通過(guò)P3的位置算出)。此時(shí)，組成陰極射線的粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力就是______力。湯姆孫的氣體放電管的示意圖第10頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月實(shí)驗(yàn)結(jié)論1897年，湯姆孫得出陰極射線的本質(zhì)是帶負(fù)電的粒子流并求出了這種粒子的比荷。

當(dāng)湯姆孫在測(cè)定比荷實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，用不同材料的陰極做實(shí)驗(yàn)，所發(fā)出射線的粒子都有相同的比荷，這表明什么？

這說(shuō)明不同物質(zhì)都能發(fā)射這種帶電粒子，它是構(gòu)成各種物質(zhì)的共有成分。第11頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

荷質(zhì)比約為質(zhì)子（氫離子）比荷的2000倍。是電荷比質(zhì)子大？還是質(zhì)量比質(zhì)子??？

湯姆孫猜測(cè)：這可能表示陰極射線粒子電荷量的大小與一個(gè)氫離子一樣，而質(zhì)量比氫離子小得多。

后來(lái)湯姆孫測(cè)得了這種粒子的電荷量與氫離子電荷量大致相同，由此可以看出他當(dāng)初的猜測(cè)是正確的。后來(lái)陰極射線的粒子被稱為電子實(shí)驗(yàn)結(jié)論分析第12頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

進(jìn)一步拓展研究對(duì)象：用不同的材料做成的陰極做實(shí)驗(yàn)，做光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)、熱離子發(fā)射效應(yīng)實(shí)驗(yàn)、β射線（研究對(duì)象普遍化）。

電子是原子的組成部分，是比原子更基本的物質(zhì)單元。電子

美國(guó)科學(xué)家密立根又精確地測(cè)定了電子的電量：

e=1.6022×10－19C

根據(jù)荷質(zhì)比，可以精確地計(jì)算出電子的質(zhì)量為：

m=9.1094×10－31kg質(zhì)子質(zhì)量與電子質(zhì)量的比值：第13頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月密立根油滴實(shí)驗(yàn)第14頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月密立根油滴實(shí)驗(yàn)的原理圖第15頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1897年，湯姆孫對(duì)陰極射線研究，發(fā)現(xiàn)了電子，說(shuō)明原子是可再分，原子是中性，可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？湯姆孫第16頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)原子的核式結(jié)構(gòu)模型物理選修3-5第十八章原子的結(jié)構(gòu)第17頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電子正電荷湯姆孫的原子模型：

原子是一個(gè)球體，正電荷均勻分布在整個(gè)球體內(nèi)，電子鑲嵌其中。棗糕模型第18頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月α粒子散射實(shí)驗(yàn)1909～1911年，英國(guó)物理學(xué)家盧瑟福和他的助手們進(jìn)行了

粒子散射實(shí)驗(yàn)盧瑟福第19頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第20頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月實(shí)驗(yàn)結(jié)果：3.極少數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，有的甚至被彈回。1.絕大多數(shù)α粒子：沿原方向前進(jìn)2.少數(shù)α粒子：發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，甚至偏角超過(guò)900第21頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及分析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)，甚至偏角超過(guò)900；3、極少數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，有的甚至被彈回。說(shuō)明原子中絕大部分是空的?？梢姦亮Ｗ邮艿捷^大的庫(kù)侖力作用。好像α粒子與比它的質(zhì)量大得多的物體發(fā)生了“碰撞”。第22頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月湯姆孫模型預(yù)言的α粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果是怎樣的？正電荷在原子內(nèi)部均勻分布，α粒子穿過(guò)原子時(shí)，由于粒子兩側(cè)正電荷對(duì)它的斥力大部分互相抵消，使α粒子偏轉(zhuǎn)的力不會(huì)很大。第23頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.在原子的中心有一個(gè)很小的核稱為原子核；2.原子核的特點(diǎn)：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.原子特點(diǎn)：帶負(fù)電的電子在核外空間繞核旋轉(zhuǎn)。原子的核式結(jié)構(gòu)的提出第24頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年