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1、2 2.原子的核式結構模型原子的核式結構模型第十八章第十八章 原子結構原子結構 電子是原子的組成部分，電子是原子的組成部分，由于電子是帶負電的，由于電子是帶負電的，而原子又是中性的，因而原子又是中性的，因此推斷出原子中還有帶此推斷出原子中還有帶正電的物質(zhì)，幾乎占有正電的物質(zhì)，幾乎占有原子的全部質(zhì)量。原子的全部質(zhì)量。 me=9.10910-31Kg e=1.60210-19C J.J.J.J.湯姆孫，湯姆孫，1857-19401857-1940，英國物，英國物理學家，電子的發(fā)現(xiàn)者。理學家，電子的發(fā)現(xiàn)者。因通過氣體導電傳導性的研究，因通過氣體導電傳導性的研究，測出電子的電荷與質(zhì)量的比值，測出電子的

2、電荷與質(zhì)量的比值，19061906年獲諾貝爾物理學獎。年獲諾貝爾物理學獎。思考：那么，這兩思考：那么，這兩種物質(zhì)是怎樣構成種物質(zhì)是怎樣構成原子的呢？原子的呢？一、湯姆孫的原子模型一、湯姆孫的原子模型-棗糕模型棗糕模型 原子是一個球體，正電荷原子是一個球體，正電荷均勻分布均勻分布在在整個球體內(nèi)，電子整個球體內(nèi)，電子鑲嵌鑲嵌其中。其中。湯姆孫的湯姆孫的原子模型原子模型棗糕模型棗糕模型從經(jīng)典物理學的角度看，湯姆孫的模型是很從經(jīng)典物理學的角度看，湯姆孫的模型是很成功成功的。的。 解釋原子是電中性的，電子在原子里是怎樣分布的，解釋解釋原子是電中性的，電子在原子里是怎樣分布的，解釋原子為什么會發(fā)光，能估計

3、出原子的大小約為一億分之一原子為什么會發(fā)光，能估計出原子的大小約為一億分之一厘米。厘米。1895年在新西蘭大學畢業(yè)后，獲得英年在新西蘭大學畢業(yè)后，獲得英國劍橋大學的獎學金進入卡文迪許實國劍橋大學的獎學金進入卡文迪許實驗室，成為湯姆孫的研究生。提出原驗室，成為湯姆孫的研究生。提出原子結構的核式模型，為原子結構的研子結構的核式模型，為原子結構的研究做出很大的貢獻。究做出很大的貢獻。1898年，在湯姆孫的推薦下，擔任加年，在湯姆孫的推薦下，擔任加拿大麥吉爾大學的物理教授。拿大麥吉爾大學的物理教授。 1907年返回英國出任曼徹斯特大學的年返回英國出任曼徹斯特大學的物理系主任。物理系主任。1919年接替

4、退休的湯姆孫，擔任卡文年接替退休的湯姆孫，擔任卡文迪許實驗室主任。迪許實驗室主任。1925年當選為英國皇家學會主席。年當選為英國皇家學會主席。1931年受封為納爾遜男爵。年受封為納爾遜男爵。1937年年10月月19日因病在劍橋逝世，與日因病在劍橋逝世，與牛頓和法拉第并排安葬，享年牛頓和法拉第并排安葬，享年66歲。歲。歐內(nèi)斯特歐內(nèi)斯特盧瑟福盧瑟福1871年年8月月30日生于新西日生于新西蘭納爾遜的一個手工業(yè)工蘭納爾遜的一個手工業(yè)工人家庭。并在新西蘭長大。人家庭。并在新西蘭長大。他進入新西蘭的坎特伯雷他進入新西蘭的坎特伯雷學院學習。學院學習。23歲時獲得了三個學位歲時獲得了三個學位（文學學士、文學

5、碩士、（文學學士、文學碩士、理學學士）。理學學士）。科學成就科學成就1.1.他關于他關于放射性的研究放射性的研究確立了放射確立了放射性是發(fā)自原子內(nèi)部的變化。為開性是發(fā)自原子內(nèi)部的變化。為開辟原子物理學做了開創(chuàng)性的工作。辟原子物理學做了開創(chuàng)性的工作。2.2.19091909年起，盧瑟福根據(jù)年起，盧瑟福根據(jù)a a粒子散粒子散射試驗現(xiàn)象提出原子核式結構模射試驗現(xiàn)象提出原子核式結構模型。把原子結構的研究引上了正型。把原子結構的研究引上了正確的軌道，被譽為確的軌道，被譽為原子物理學之原子物理學之父父。3.19193.1919年，盧瑟福做了用年，盧瑟福做了用粒子轟粒子轟擊氮核的實驗，從而擊氮核的實驗，從而

6、發(fā)現(xiàn)了質(zhì)發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子。子。 4.4.用粒子或用粒子或射線轟擊原子核來引射線轟擊原子核來引起核反應起核反應實現(xiàn)人工核反應實現(xiàn)人工核反應，成為，成為人們研究原子核和應用核技術的人們研究原子核和應用核技術的重要手段。重要手段。桃李滿天下桃李滿天下 在盧瑟福的悉心培養(yǎng)下，在盧瑟福的悉心培養(yǎng)下，他的學生和助手有多人獲得了諾貝爾獎金：他的學生和助手有多人獲得了諾貝爾獎金：1921年，盧瑟福的助手索迪獲諾貝爾化學獎；年，盧瑟福的助手索迪獲諾貝爾化學獎；1922年，盧瑟福的學生阿斯頓獲諾貝爾化學獎；年，盧瑟福的學生阿斯頓獲諾貝爾化學獎； 1922年，盧瑟福的學生玻爾獲諾貝爾物理獎；年，盧瑟福的學生玻爾獲諾貝爾物

7、理獎；1927年，盧瑟福的助手威爾遜獲諾貝爾物理獎；年，盧瑟福的助手威爾遜獲諾貝爾物理獎；1935年，盧瑟福的學生查德威克獲諾貝爾物理獎；年，盧瑟福的學生查德威克獲諾貝爾物理獎；1948年，盧瑟福的助手布萊克特獲諾貝爾物理獎；年，盧瑟福的助手布萊克特獲諾貝爾物理獎；1951年，盧瑟福的學生科克拉夫特和瓦耳頓，共同年，盧瑟福的學生科克拉夫特和瓦耳頓，共同 獲得諾貝獲得諾貝爾物理獎；爾物理獎；1978年，盧瑟福的學生卡皮茨獲諾貝爾物理獎。年，盧瑟福的學生卡皮茨獲諾貝爾物理獎。湯姆孫模型預言的湯姆孫模型預言的粒子散射實驗的粒子散射實驗的結果是怎樣的？結果是怎樣的？正電荷在原子內(nèi)部均勻分布，正電荷在原

8、子內(nèi)部均勻分布， 粒子穿過原粒子穿過原子時，由于粒子兩側(cè)正電荷對它的斥力大部子時，由于粒子兩側(cè)正電荷對它的斥力大部分互相抵消，使分互相抵消，使粒子偏轉(zhuǎn)的力不會很大。粒子偏轉(zhuǎn)的力不會很大。絕大多數(shù)絕大多數(shù)粒子穿過粒子穿過金箔后仍沿原來方向金箔后仍沿原來方向前進，前進，少數(shù)少數(shù)粒子（約占粒子（約占8000分之一）發(fā)生了分之一）發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn)，較大的偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)極少數(shù)粒子的偏轉(zhuǎn)粒子的偏轉(zhuǎn)超過了超過了90，有的甚，有的甚至幾乎被撞了回來。至幾乎被撞了回來。結果分析： 電子能否使電子能否使粒子大角度偏轉(zhuǎn)？粒子大角度偏轉(zhuǎn)？ 1 1微米厚的金箔內(nèi)含微米厚的金箔內(nèi)含30003000層原子層原子層，絕大多數(shù)層

9、，絕大多數(shù)粒子穿過金箔仍粒子穿過金箔仍沿原方向前進說明什么？沿原方向前進說明什么？ 少數(shù)少數(shù)粒子的大角度偏轉(zhuǎn)甚至反粒子的大角度偏轉(zhuǎn)甚至反彈是怎么造成的？彈是怎么造成的？盧瑟福對于上述實驗的結果感到十分驚奇，盧瑟福對于上述實驗的結果感到十分驚奇，他說：他說：“這是我一生中從未有的最難以置信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，結果被的事，它好比你對一張紙發(fā)射炮彈，結果被發(fā)彈回來而打到自己身上。發(fā)彈回來而打到自己身上?！彼伎迹簽槭裁磿@樣說？湯姆遜棗思考：為什么會這樣說？湯姆遜棗糕原子模型能否解釋這種現(xiàn)象？糕原子模型能否解釋這種現(xiàn)象？盧瑟福盧瑟福根據(jù)他的導師湯姆生模型計算的

10、結果：根據(jù)他的導師湯姆生模型計算的結果：實驗結果與之前預測完全不一致，實驗結果與之前預測完全不一致，所以原子結構模型必須重新構思所以原子結構模型必須重新構思! 實驗結果卻是有八千分之一的粒子發(fā)生了大實驗結果卻是有八千分之一的粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)角度偏轉(zhuǎn) ！在原子的中心有一個很小的核，叫做原子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，帶負電的電子在核外空集中在原子核里，帶負電的電子在核外空間繞著核旋轉(zhuǎn)。間繞著核旋轉(zhuǎn)。三三. 原子的核式結構的提出原子的核式結構的提出 1. 原子的核式結構模型原子的核式結構模型 粒子穿

11、過原子時，粒子穿過原子時，電子對電子對粒子運動的影粒子運動的影響很小，影響響很小，影響粒子運粒子運動的主要是帶正電的原動的主要是帶正電的原子核。子核。而而絕大多數(shù)的絕大多數(shù)的粒子粒子穿穿過原子時離核較遠，受過原子時離核較遠，受到的庫侖斥力很小，運到的庫侖斥力很小，運動方向幾乎沒有改變，動方向幾乎沒有改變，只有只有極少數(shù)極少數(shù)粒子粒子可能可能與核十分接近，受到較與核十分接近，受到較大的庫侖斥力，才會發(fā)大的庫侖斥力，才會發(fā)生大角度的偏轉(zhuǎn)生大角度的偏轉(zhuǎn) 。三三. 原子的核式結構的提出原子的核式結構的提出 2. 對對粒子散射實驗現(xiàn)象粒子散射實驗現(xiàn)象解釋解釋統(tǒng)計類型統(tǒng)計類型穿透金箔后粒子的行為穿透金箔后

12、粒子的行為核式結構模型核式結構模型絕大多數(shù)絕大多數(shù)基本上仍沿原來基本上仍沿原來方向前進方向前進少數(shù)少數(shù)發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn)發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn)極少數(shù)極少數(shù)偏轉(zhuǎn)角超過偏轉(zhuǎn)角超過9090個別的個別的被反彈回來被反彈回來課堂小結課堂小結根據(jù)盧瑟福的原子核式模型和根據(jù)盧瑟福的原子核式模型和粒子散射的粒子散射的實驗數(shù)據(jù)，可以推算出各種元素原子核的實驗數(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。電荷數(shù)，還可以估計出原子核的大小。（1 1）原子的半徑約為）原子的半徑約為1010-10-10m m、原子核半徑約、原子核半徑約是是1010-15-15m m，原子核的體積只占原子的體積，原子核的體積

13、只占原子的體積的萬億分之一。的萬億分之一。（2 2）原子核所帶）原子核所帶正電荷數(shù)正電荷數(shù)與核外與核外電子數(shù)電子數(shù)以以及該元素在周期表內(nèi)的及該元素在周期表內(nèi)的原子序數(shù)相等原子序數(shù)相等。 根據(jù)盧瑟福的原子結構模型，原子內(nèi)部是十分根據(jù)盧瑟福的原子結構模型，原子內(nèi)部是十分“空曠空曠”的，舉一個簡單的例子：的，舉一個簡單的例子：露珠和體育場露珠和體育場體育場體育場原子原子原子核原子核 1 1、在用、在用粒子轟擊金箔的實驗中，盧瑟福觀察到粒子轟擊金箔的實驗中，盧瑟福觀察到的的粒子的運動情況是（粒子的運動情況是（ ） A.A.全部全部粒子穿過金屬箔后仍按原來的方向前進粒子穿過金屬箔后仍按原來的方向前進 B

14、.B.絕大多數(shù)絕大多數(shù)粒子穿過金屬箔后仍按原來的方向前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)甚至被彈回進，少數(shù)發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)甚至被彈回 C.C.少數(shù)少數(shù)粒子穿過金屬箔后仍按原來的方向前進，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)，甚至被彈回絕大多數(shù)發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)，甚至被彈回 D.D.全部全部粒子都發(fā)生很大偏轉(zhuǎn)粒子都發(fā)生很大偏轉(zhuǎn)B2 2、盧瑟福、盧瑟福粒子散射實驗的結果（粒子散射實驗的結果（ ）A A、證明了質(zhì)子的存在、證明了質(zhì)子的存在B B、證明了原子核是由質(zhì)子和中子組成的、證明了原子核是由質(zhì)子和中子組成的C C、說明原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集

15、中、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在一個很小的核上D D、說明原子的電子只能在某些不連續(xù)的軌道上運、說明原子的電子只能在某些不連續(xù)的軌道上運動動C3 3、當、當粒子被重核散射時，如圖所示的運粒子被重核散射時，如圖所示的運動軌跡哪些是不可能存在的（動軌跡哪些是不可能存在的（ ）BC4 4、利用、利用粒子散射實驗，可以估算出（粒子散射實驗，可以估算出（ ） A A原子核外電子大小原子核外電子大小B B電子運動速度電子運動速度C C原子的大小原子的大小D D原子核的大小原子核的大小D5 5在在粒子散射實驗中，沒有考慮粒子散射實驗中，沒有考慮粒子跟電粒子跟電子的碰撞，其原因是

16、（子的碰撞，其原因是（ ）A A粒子不跟電子發(fā)生相互作用粒子不跟電子發(fā)生相互作用B B粒子跟電子相碰時，損失的能量極少，可粒子跟電子相碰時，損失的能量極少，可忽略忽略C C電子的體積很小，電子的體積很小，粒子不會跟電子相碰粒子不會跟電子相碰D D由于電子是均勻分布的，由于電子是均勻分布的，粒子所受電子作粒子所受電子作用的合力為零用的合力為零B 6 6、 粒子散射實驗用的是金箔、鉑粒子散射實驗用的是金箔、鉑箔等重金屬箔，為什么不用輕金屬箔，箔等重金屬箔，為什么不用輕金屬箔，例如鋁箔？例如鋁箔？（1 1）、金（鉑）的延展性很）、金（鉑）的延展性很好，金箔（鉑箔）可以碾展好，金箔（鉑箔）可以碾展得極

17、?。ǘ伎梢赃_到對可見得極薄（都可以達到對可見光透明的程度）。這樣，在光透明的程度）。這樣，在厚度方向上金原子的個數(shù)很厚度方向上金原子的個數(shù)很少。（少。（2 2）金核（鉑核）比鋁）金核（鉑核）比鋁核重，對核重，對粒子的作用更強粒子的作用更強26 7 7、盧瑟福原子核式結構理論的主要內(nèi)容有、盧瑟福原子核式結構理論的主要內(nèi)容有 （ ） A A、原子的中心有個核，叫做原子核、原子的中心有個核，叫做原子核 B B、原子的正負電荷都均勻分布在整個原子中、原子的正負電荷都均勻分布在整個原子中 C C、原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中、原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里在原子核里 D D、帶負電的電子在核外繞核旋轉(zhuǎn)、帶負電的電子在核外繞核旋轉(zhuǎn)ACD