原子的核式结构模型

2021/3/28118.2原子的核式结构模型第十八章原子结构2021/3/282十九世纪末,汤姆孙发现了电子,并知道电子是原子的组成部分．由于电子是带负电的,而原子又是中性的,因此推断出原子中还有带正电的物质．那么这两种物质是怎样构成原子的呢?汤姆生的原子模型汤姆生提出了枣糕模型汤姆孙杰出贡献:1897年发现电子(荣获1906年诺贝尔物理奖)2021/3/283一、汤姆生的原子模型在汤姆生的原子模型中,原子是一个球体;正电核均匀分布在整个球内,而电子都象枣核那样镶嵌在原子里面．电子正电荷

这个模型不久就被实验事实否定了2021/3/2842021/3/285

以汤姆孙为首的英国剑桥学派,在原子物理学上所取得的这些惊人成就,使欧洲大陆上的物理学家都拜倒在他们的脚下。他的学生卢瑟福也接受了汤姆孙的原子模型,1909年卢瑟福建议其学生兼助手盖革和马斯顿用α粒子轰击金箔去验证汤姆孙原子模型。让我们来认识一下卢瑟福吧!

从经典物理学的角度看,汤姆孙的模型是很成功的。解释原子是电中性的,电子在原子里是怎样分布的,解释原子为什么会发光...2021/3/286

欧内斯特·卢瑟福(ErnestRutherford,1871—1937)英国物理学家。1871年8月30日生于新西兰纳尔逊的一个手工业工人家庭。并在新西兰长大。他进入新西兰的坎特伯雷学院学习。23岁时获得了三个学位（文学学士、文学硕士、理学学士）1895年在新西兰大学毕业后,获得英国剑桥大学的奖学金进入卡文迪许实验室,成为汤姆森的研究生。1898年,在汤姆森的推荐下,担任加拿大麦吉尔大学的物理教授。他在那儿呆了9年。于1907年返回英国出任曼彻斯特大学的物理系主任。1919年接替退休的汤姆森,担任卡文迪许实验室主任。1925年当选为英国皇家学会主席。1931年受封为纳尔逊男爵,1937年10月19日因病在剑桥逝世,与牛顿和法拉第并排安葬,享年66岁。欧内斯特·卢瑟福

1871年8月30日生于新西兰纳尔逊的一个手工业工人家庭。并在新西兰长大。他进入新西兰的坎特伯雷学院学习。

23岁时获得了三个学位（文学学士、文学硕士、理学学士）。2021/3/287粒子散射实验1.著名的α

粒子散射实验装置卢瑟福

1909～1911年，英国物理学家卢瑟福和他的助手们进行了α粒子散射实验二、2021/3/288二.α粒子散射实验1.实验装置放射源——放射性元素钋（Po）放出α粒子,α粒子是氦核,带2e正电荷,质量是氢原子的4倍,具有较大的动能。金箔——作为靶子荧光屏——α粒子打在上面发出闪光。显微镜——通过显微镜观察闪光,且可360°转动观察不同角度α粒子的到达情况。2021/3/2892021/3/28102021/3/28112021/3/28122021/3/28132021/3/28142021/3/2815二.α粒子散射实验2.实验现象绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来方向前进,少数α粒子（约占8000分之一）发生了较大的偏转,极少数α粒子的偏转超过了90°,有的甚至几乎被撞了回来。2021/3/2816粒子散射实验现象第一种现象说明,原子中绝大部分是空的;第二、三种现象可看出,α粒子受到较大的库仑力作用;2.2.实验现象2021/3/2817二.α粒子散射实验卢瑟福对于上述实验的结果感到十分惊奇,他说:“这是我一生中从未有的最难以置信的事,它好比你对一张纸发射炮弹,结果被发弹回来而打到自己身上。。。。。”3.实验分析思考:为什么会这样说?汤姆逊枣糕原子模型能否解释这种现象?2021/3/2818粒子散射实验解释根据汤姆生模型计算的结果:电子质量很小,对α

粒子的运动方向不会发生明显影响;由于正电荷均匀分布,α

粒子所受库仑力也很小,故α粒子偏转角度不会很大．2021/3/2819二.α粒子散射实验卢瑟福根据他的导师汤姆生模型计算的结果:电子质量很小,对α粒子的运动方向不会发生明显影响;由于正电荷均匀分布,α粒子所受库仑力也很小,散射角不超过零点几度,发生大角度偏转的几率几乎是零．实验结果与之前预测完全不一致,所以原子结构模型必须重新构思!

实验结果却是有八千分之一的粒子发生了大角度偏转

!!!2021/3/2820卢瑟福思考

1.绝大多数α粒子穿过金箔仍沿原方向前进说明什么?

2.少数α粒子的大角度偏转甚至反弹是怎么造成的?2021/3/2821在原子的中心有一个很小的核,叫做原子核．原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里．带负电的电子在核外空间绕着核旋转．三.原子的核式结构的提出

1.原子的核式结构模型--卢瑟福2021/3/2822

α粒子穿过原子时,电子对α粒子运动的影响很小,影响α粒子运动的主要是带正电的原子核。而绝大多数的α粒子穿过原子时离核较远,受到的库仑斥力很小,运动方向几乎没有改变,只有极少数α粒子可能与核十分接近,受到较大的库仑斥力,才会发生大角度的偏转。三.原子的核式结构的提出

2.对α粒子散射实验现象解释2021/3/2823核式结构模型示意图F库仑力电子原子核v2021/3/2824根据卢瑟福的原子核式模型和α粒子散射的实验数据,可以推算出各种元素原子核的电荷数,还可以估计出原子核的大小。（1）原子的半径约为10-10m、原子核半径约是10-15m,原子核的体积只占原子的体积的万亿分之一。（2）原子核所带正电荷数与核外电子数以及该元素在周期表内的原子序数相等。四.原子核的电荷与尺度2021/3/2825米体育场根据卢瑟福的原子结构模型,原子内部是十分“空旷”的,举一个简单的例子:原子（半径10-10m）原子核(半径10-15m）

原子的核式结构米原子如果相当于直径约为百米的体育场大小;则原子核的直径相当于毫米大小的露珠;2021/3/2826电荷数Z=质子数=原子序数质量数A=核子数

=质子数+中子数同位素:质子数相同而中子数不同的原子,叫同位素。其原子的核外电子都相同,因而化学性质相同,但物理性质不同。元素符号表示:2021/3/2827氢的同位素具有相同质子数而中子数不同的原子,在元素周期表中处于同一位置,因而互称为同位素。同位素2021/3/2828卢瑟福原子的核式结构模型的建立过程汤姆生发现电子汤姆生原子模型枣糕式卢瑟福原子核式模型α粒子散射实验行星式2021/3/28291、在用α粒子轰击金箔的实验中,卢瑟福观察到的α粒子的运动情况是（）A、全部α粒子穿过金属箔后仍按原来的方向前进B、绝大多数α粒子穿过金属箔后仍按原来的方向前进,少数发生较大偏转,极少数甚至被弹回C、少数α粒子穿过金属箔后仍按原来的方向前进,绝大多数发生较大偏转,甚至被弹回D、全部α粒子都发生很大偏转B课堂练习2021/3/28302、卢瑟福原子核式结构理论的主要内容有（）

A、原子的中心有个核,叫做原子核

B、原子的正负电荷都均匀分布在整个原子中

C、原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里

D、带负电的电子在核外绕核旋转ACD2021/3/28313、当α粒子被重核散射时,如图所示的运动轨迹哪些是不可能存在的（）课堂练习BC2021/3/2832粒子在靠近金原子核过程中动能、电势能、库仑力如何变化?2021/3/28334、利用α粒子散射实验,可以估算出（）A．原子核外电子大小 B．电子运动速度C．原子的大小 D．原子核的大小．课堂练习D2021/3/28345．在α粒子散射实验中,没有考虑α粒子跟电子的碰撞,其原因是（）A．α粒子不跟电子发生相互作用．B．α粒子跟电子相碰时,损失的能量极少,可忽略．C．电子的体积很小,α