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1、第十八章 原子結(jié)構(gòu) 18.2 原子的核式 結(jié)構(gòu)模型 人教版選修 3-5 盧 瑟 福 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? 歷史回顧 電子 正電荷 在湯姆生的原 子模型中,原子是 一個球體;正電核 均勻分布在整個球 內(nèi),而電子都象布 丁中的葡萄干那樣 鑲嵌在內(nèi)。 一 .湯姆生的原子模型 湯姆生提出的棗糕原子 模型是否正確呢? 1909 1911年,英國物理 學(xué)家盧瑟福和他的助手們進 行了 粒子散射實驗 盧 瑟 福 二 . 粒子散
2、射實驗 高速 粒子 熒光屏 二 . 粒子散射實驗 思考與討論: 1. 粒子射入金箔時難免與電子碰撞。 試估計這 種碰撞對 粒子速度影響的大小。 2.按照湯姆孫棗糕原子模型,正電荷均勻分布在 整個原子球體內(nèi)部。 請分析: 粒子穿過金箔, 受到電荷的作用力后,沿哪些方向前進的可能 性較大,最不可能沿什么方向前進。 試畫出 粒子穿過 湯姆孫棗糕模型的圖景。 二 . 粒子散射實驗 盧瑟福 根據(jù) 他的導(dǎo)師湯姆生 模型計算的結(jié)果: 電子質(zhì)量很小, 對 粒子的運動 方向不會發(fā)生明 顯影響;由于正 電荷均勻分布, 粒子所受庫侖 力也很小,故 粒子偏轉(zhuǎn)角度不 會很大 二 . 粒
3、子散射實驗 絕大多數(shù) 粒子穿過金箔后 仍沿原來方向前進 , 但 少數(shù) 粒子發(fā)生了 較大的偏轉(zhuǎn) , 并且有 極少數(shù) 粒子的 偏轉(zhuǎn)超過了 90 , 有的 甚至幾乎達到 180 。 二 . 粒子散射實驗 盧瑟福對于上述實驗的結(jié)果感到十分驚奇, 他說: “ 這是我一生中從未有的最難以置信 的事,它好比你對一張紙發(fā)射炮彈,結(jié)果被 炮彈回來而打到自己身上。。。。。 ” 粒子散射實驗的現(xiàn)象 請畫出 粒子散射圖景 二 . 粒子散射實驗 ( 1)粒子出現(xiàn)大角度散射有沒有可能是與電子 碰撞后造成的? ( 2)按照棗糕模型,粒子在原子附近或穿越原 子內(nèi)部后有沒有可能發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)? (
4、3)你認(rèn)為原子中的正電荷應(yīng)如何分布,才有 可能造成 粒子的大角度偏轉(zhuǎn)?為什么? 湯姆遜棗糕原子模型能否解釋? 絕大多數(shù)粒子不偏移 原子內(nèi)部絕大部分 是“空”的。 少數(shù)粒子發(fā)生較大偏轉(zhuǎn) 原子內(nèi)部有“核” 存在。 極少數(shù)粒子被彈回 作用力很大;質(zhì)量很 大;電量集中。 二 . 粒子散射實驗 在原子的中心有一個很小的核 , 叫做原子 核 原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都 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) 三 . 原子的核式結(jié)構(gòu)的提出 原子核式結(jié)構(gòu)模型的 粒子散射圖景 三 . 原子的核式結(jié)構(gòu)的提出 根據(jù)盧瑟福的原子結(jié)構(gòu)模型,原子內(nèi)部是十分
5、 “ 空曠 ” 的,舉一個簡單的例子 : 體育場 原子 原子核 四 .原子核的電荷與尺度 原子核的電荷和大小 根據(jù)盧瑟福的原子核式模型和 粒子散射 的實驗數(shù)據(jù),可以推算出各種元素原子核 的電荷數(shù),還可以估計出原子核的大小。 ( 1)原子的半徑約為 10-10m、原子核半徑 約是 10-15m,原子核的體積只占原子的體積 的萬億分之一。 ( 2)原子核所帶 正電荷數(shù) 與核外 電子數(shù) 以 及該元素在周期表內(nèi)的 原子序數(shù)相等 。 ( 3)電子繞核旋轉(zhuǎn)所需 向心力 就是核對它 的庫侖力。 四 .原子核的電荷與尺度 1、在用 粒子轟擊金箔的實驗中,盧瑟福觀 察
6、到的 粒子的運動情況是 A、全部 粒子穿過金屬箔后仍按原來的方 向前進 B、絕大多數(shù) 粒子穿過金屬箔后仍按原來 的方向前進,少數(shù)發(fā)生較大偏轉(zhuǎn),極少數(shù)甚至 被彈回 C、少數(shù) 粒子穿過金屬箔后仍按原來的方 向前進,絕大多數(shù)發(fā)生較大偏轉(zhuǎn),甚至被彈回 D、全部 粒子都發(fā)生很大偏轉(zhuǎn) 答案: B 反饋練習(xí) 2、盧瑟福 粒子散射實驗的結(jié)果 A、證明了質(zhì)子的存在 B、證明了原子核是由質(zhì)子和中子組成的 C、說明原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都 集中在一個很小的核上 D、說明原子的電子只能在某些不連續(xù)的軌道 上運動 答案: C 反饋練習(xí) 3、當(dāng) 粒子被重核散射時,如圖所示的運動 軌跡哪些是不可能存在的? 答案: BC 反饋練習(xí)