拉塞福原子模型与原子光谱

1、10-1 10-1 拉塞福原子模型與原子光譜拉塞福原子模型與原子光譜10-2 10-2 波耳的氫原子模型波耳的氫原子模型10-3 10-3 法蘭克赫茲實驗法蘭克赫茲實驗10-4 10-4 物質波物質波10-5 10-5 波粒二象性與波動力學波粒二象性與波動力學10-6 10-6 原子核的組成原子核的組成10-7 10-7 原子核衰變與放射性原子核衰變與放射性1010 原子結構與原子核原子結構與原子核 原子核內的質子愈多時，彼此的庫侖排斥力也會原子核內的質子愈多時，彼此的庫侖排斥力也會愈大愈大，造成原子核較不穩定造成原子核較不穩定，這些不穩定原子核會以釋放出 粒子、 粒子或 射線後，增加其穩定性

2、，此種過程稱為核衰變核衰變（nuclear decay），能產生能產生衰變的原子核稱為具有衰變的原子核稱為具有放射性放射性（radioactivity）。 現今所發現 2500 個核種，接近 90 具有放射性，事實上，所有原子序數大於所有原子序數大於 83 83 的核種均具有放的核種均具有放射性，在衰變前原子核稱為母核，衰變後較穩定的原射性，在衰變前原子核稱為母核，衰變後較穩定的原子核，稱為子核。子核，稱為子核。10-7 10-7 原子核衰變與放射性原子核衰變與放射性 簡介簡介3 3拉塞福拉塞福於1898年時發現鐳可釋放出粒子。1909年他以實驗分析得出 粒子就是失去電子後的氦原子粒子就是失去

3、電子後的氦原子，也就是 。若某些放射性母核釋放出粒子後，變成子核，此過程稱為 衰變（alpha decay）。此時母核的質量數 A 會減少4，原子序 Z 則減少2。原子核反應式來表示：10-7 10-7 原子核衰變與放射性原子核衰變與放射性 衰變衰變原子核反應式利用反應前後質量數不變質量數不變（接近於質量守恆）以及電荷守恆電荷守恆，即反應前後質量數和原子序必反應前後質量數和原子序必須相等。須相等。10-7 10-7 原子核衰變與放射性原子核衰變與放射性 衰變衰變5 5釷 226 的 衰變方程式表示：10-7 10-7 原子核衰變與放射性原子核衰變與放射性 衰變衰變 若放射性的原子核釋放出電子，

4、而後核中的一個原子核釋放出電子，而後核中的一個中子變成質子，此過程稱為中子變成質子，此過程稱為衰變衰變（beta decay），此時質量數 A 維持不變，原子序數 Z 會增加 1，故衰變的方程式可以反應前後的質量數和原子序仍相等。反應前後的質量數和原子序仍相等。10-7 10-7 原子核衰變與放射性原子核衰變與放射性 衰變衰變 衰變正確反應方程式衰變正確反應方程式 1930年物理學家先提出理論上的解釋認為必須有一個質量很輕又無電荷的粒子質量很輕又無電荷的粒子稱為稱為反微中子反微中子（antineutrino，符號表示為 ） 伴隨著衰變發生，才可滿足動量與能量守恆定律動量與能量守恆定律。1956

5、年反微中子第一次在實驗中發現，並與理論符合，大家慢慢地才開始接受此粒子的存在，因此 衰變正確反應方程式為10-7 10-7 原子核衰變與放射性原子核衰變與放射性 衰變衰變氮16 的衰變反應方程式10-7 10-7 原子核衰變與放射性原子核衰變與放射性 衰變衰變 電子電子束縛在原子原子範圍內，會有定態能階定態能階存在，質質子或中子子或中子束縛在原子核原子核範圍內也會有能階能階存在，對同同一原子核而言，若它處於較高能階的激發態，便可以一原子核而言，若它處於較高能階的激發態，便可以釋放出光子，將能量輻射出去，最後回到穩定的基態釋放出光子，將能量輻射出去，最後回到穩定的基態，這種高能量的電磁輻射稱為

6、射線，而釋出 射線的程序，則稱為 衰變（衰變（gamma decay）。）。10-7 10-7 原子核衰變與放射性原子核衰變與放射性 衰變衰變1010 衰變衰變（gamma decay）方程式方程式方程式左邊的符號“”表示原子核為激發態，帶有較高的能量。在在衰變中母核與子核衰變中母核與子核的質量數與原子序皆不的質量數與原子序皆不變，是相同的原子核。變，是相同的原子核。10-7 10-7 原子核衰變與放射性原子核衰變與放射性 衰變衰變1111 在原子序較大的不在原子序較大的不穩定原子核中，經過一穩定原子核中，經過一次衰變後的子核通常仍次衰變後的子核通常仍不穩定，於是子核還會不穩定，於是子核還會繼

7、續進行衰變，直到變繼續進行衰變，直到變成一穩定的子核。成一穩定的子核。 鈾238會進行一連串的與衰變，直到變成穩定的鉛206。10-7 10-7 原子核衰變與放射性原子核衰變與放射性 核衰變核衰變1212、 與 三種射線在電場作用下的偏轉情形。10-7 10-7 原子核衰變與放射性原子核衰變與放射性 放射線放射線1313愈大的原子核愈不容易穿透物質。愈大的原子核愈不容易穿透物質。 射線只要一張紙便可被阻擋住。 射線則約需要一層木板。 射線則需要約 3 m 厚的水泥柱。三種射線對人體均會造成傷害，應儘量避免直接曝露在此放射線的作用範圍裡。10-7 10-7 原子核衰變與放射性原子核衰變與放射性 放射線放射線1414範範 例例10-