原子核式结构模型选读.ppt

科学家不是依赖于个人的思想，而是综合了几千人的智慧，所有人都想一个问题，并且每个人都做它的部分工作，添加到正在建立起来的伟大知识大厦之中。 -----卢瑟福 　欧内斯特·卢瑟福(Ernest Rutherford, 1871—1937)英国物理学家，1908年度诺贝尔化学奖的获得者。 　　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，成为汤姆孙的研究生。提出了原子结构的行星模型，为原子结构的研究做出很大的贡献。1898年，在汤姆孙的推荐下，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年接替退休的汤姆孙，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。 1871年8月 30日生于新西兰 杰出贡献: 1899年命名α射线、β射线；发现放射性元素“钍”； 1902年提出原子自然蜕变理论； 卢瑟福(1871～1937年) 1911年提出原子的核式结构模型； 1919年发现质子，预言中子。 原子的核式结构模型 汤姆孙的原子模型： 原子是一个球体，正电荷均匀分布在整个球体内，电子镶嵌其中。 汤姆孙的原子模型 枣糕模型 汤姆生原子枣糕模型能解释当时发现的一些现象。 但勒纳德1903年做了一个实验，使电子束射到金属模上，发现较高速度的电子很容易穿透原子。看来原子不是一个实心球体。稍后一些的α粒子散射实验则完全否认了汤姆孙的原子模型。 用什么方法去研究象原子这样的微观粒子的内部结构呢？ 用其他微观粒子或一些射线轰击 α粒子散射实验 1909～1911年，英国物理学家卢瑟福和他的助手们进行了 粒子散射实验 1.α粒子射入金箔时难免会与电子碰撞，试估计这种碰撞对α粒子速度影响的大小？（α粒子的质量约是电子质量的7300倍） 2.按照汤姆孙的原子模型，正电荷均匀的分布在整个原子球体内，请分析： α粒子穿过金箔受到电荷的作用后，沿哪些方向前进的可能性较大，最不可能沿哪些方向前进？ 同学们请思考下列问题(阅读教材51页) 实验结果： （1）绝大多数α粒子穿过金箔后,基本上仍沿 原来方向前进。 （2）少数α粒子（约占八千分之一）发生了大 角度的偏转,偏转的角度甚至大于90，也 就是说它们几乎被“撞了回来” 结果分析： 电子能否使α粒子大角度偏转？ 1微米厚的金箔内含3000层原子层，绝大多数α粒子穿过金箔仍沿原方向前进说明什么？ 少数α粒子的大角度偏转甚至反弹是怎么造成的？ （1）电子不可能使α粒子发生大角度散射。α粒子跟电子碰撞过程中两者动量变化相等，因α粒子的质量是电子质量的7300倍，撞前后α粒子速度几乎不变，而质量小的电子速度发生改变。因此，α粒子撞电子时不会出现被反弹回来的现象。发生非对心碰撞时，α粒子也不会出现大角度偏转。可见，电子对α粒子在速度的大小、方向上的改变是十分微小的。 （2）按汤姆孙的原子模型，正电荷在原子内部分布均匀，α粒子穿过原子时，由于粒子两侧正电荷对它的斥力有相当大的一部分相抵削，使α粒子偏转的力也不会很大，α粒子散射现象说明了汤姆孙的原子模型不符合原子结构的实际情况。 （3）实验中发现少数α粒子发生大角度偏转，甚至反弹回来，表明这些α粒子在原子中的某个地方受到了质量、电量均比本身大的多的物休作用。 （4）金箔的厚度大约1μm，金原子的直径约3×10-10m。绝大多数α粒子穿过金箔时，相当于穿过几千个金原子的厚度，但它们的运动方向没发生明显的变化，这个现象表明α粒子在穿过时基本上没有受到力的作用，说明原子中的绝大部分是空的，原子的质量和电量都集中在体积很小的核上。 原子的核式结构的提出 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运动． 卢瑟福α粒子散射实验的解释 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： 原子核的电荷与尺度 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10-10米、原子核半径约是10-15米，原子