原子结构的探究和发现

1、.原子构造的探究和发现1897年J.J汤姆孙发现电子后提出了原子模型葡萄干蛋糕模型他认为原子是一个带正电的球蛋糕，带负电的电子葡萄干均匀分布在这个球里在一次实验中，卢瑟福建议马斯登做让a粒子从金属外表直接反射的实验，这就导致了著名的“a射线大角度散射的惊人结果1911年，卢瑟福根据a粒子散射实验提出了“核式构造模型：全部正电荷集中在原子球体的中心，原子核约占原子大小的几万分之一，原子的近乎全部质量占99.9以上集中在原子核上，电子在核外空间受到核电荷的电磁吸引而绕核旋转至于稳定性间题，他并不讳言，在论文一开场，就声明：“在现阶段，不必考虑所提原子的稳定性，因为显然这将取决于原子的细微构造和带电

2、组成部分的运动"然而，对于原子核内部构造的研究，科学家又是怎样探究的呢？1914年，卢瑟福的学生马斯登在用闪烁镜观测。射线在空气中的射程时，注意到实验中出现了一些射程特别长的粒子卢瑟福在助手的协助下前后做了3年左右的实验，于1919年宣布实现了轻元素原子的转变卢瑟福经过反复试验终于确定氮原子在a粒子的轰击下发生了核的转变，从氮核中放出了氢核，他的研究开拓了人工核反响的道路后来，布拉凯特用威耳逊云室记录粒子的径迹，找到了氮气在Q粒子轰击下产生氢核的证据，不过几率非常小，在20190多张照片中只有8条径迹出现氢核径迹的分叉1920年以前，人们根据积累的事实普遍认为原子核是由质子和电子组成

3、的这种观念既包含了1815年普劳特关于一切元素的原子都是由氢原子构成的假说，又解释了汤姆孙和阿斯顿用质谱仪得出的新发现但是新的矛盾也出现了，莫塞莱准确建立了核电荷数Z与原子序数的恒等关系，证明质子数与电子数不可能相等，这就促使卢瑟福在1920年提出大胆的却是经过深思熟虑的新假说：“在某些情况下，也许有可能有一个电子更加严密地与氢核结合在一起，组成一种中性的双子这样的原子也许有很新颖的特性除非特别靠近原子核，它的外场也许实际为0结果它有可能自由地穿透物质它的存在也许很难用光谱仪进展检测，也许不可能把它禁闭在密封的容器里换句话说，它应很容易进人原子构造内部，或者与核结合在一起，或者被核的强场所分解

4、川要解释重元素核的组成，这种原子的存在看来几乎是必需的这就是著名的卢瑟福中子假说为了检验卢瑟福的假说，自1921年起卢瑟福的学生查德威克历经n年终于在1932年找到了确切的证据他对披特别感兴趣，因为被在a粒子轰击下是不发射质子的，据说被矿往往含有大量的氦，也许被核在辐射的作用下，会分裂成两个a粒子和一个中子查德威克安排他的学生继续对被进展辐射，做了大量实验，实验曾一度出现有利的证据，但由于放射源车卜不够强，信号太弱，无法做出判断据查德威克回忆，当他读到约里奥?居里报道被辐射的惊人特性的文章时，他把这一看法告诉了卢瑟福卢瑟福喊道：“我不相信卢瑟福的潜意识是认为很可能这里出现了多年想寻找的中子！查

5、德威克立即用准备好的针源和新的探测仪器做了几天紧张的实验1932年2月17日，查德威克给?自然?杂志写了一篇通讯，题为“中子可能存在，这时离约里奥?居里夫妇的论文发表不到一个月接着，查德威克在?英国皇家学会通报?上发表了题为“中子的存在一文，详细报告了实验结果及理论分析他首先证明高速质子流并非来自石蜡一类的含氢成分，因为即使不含氢的材料也会产生高速质子流，其中必有蜕变过程他再用吸收法测质子的能量，测量值约为6.7MeV根据能量守恒定律推算，被辐射假如是了射线，下光子应具有的能量为55Mev用同样的被辐射轰击氮，推算氮原子的反冲能量最大为。朽MeV，但实验得到的数据却是1.2MeV，不满足能量守

6、恒定律查德威克在论文中写道：“显然，在这些碰撞过程中，我们要么放弃应用能量与动量守恒，要么采用另一个关于辐射本性的假设假如我们假设这一辐射不是量子辐射即丫光子，而是质量与质子几乎相等的粒子，所有这些与碰撞有关的困难都会消除查德威克进一步用云室方法测定了中子的质量，结果与质子的质量非常接近再根据质谱仪的数据推算，得到中子质量的准确值为1.0067u.各方面的事实充分证明了中子的确实确存在着发现中子的意义主要表如今三方面：第一是为核模型理论提供了重要根据，从此核物理学进人了一个崭新的阶段；其次是激发了一系列新课题的研究，引起了一连串的新发现，其中最重要的是人工放射性、慢中子和核裂变；第三是翻开了核

7、能实际应用的大门在研究原子核性质的过程中，人们逐渐知道了核子之间具有的核力是一种强互相作用核力是一种短程力作用半径接近于1.5只10一sm，在这个范围内其强度量级一样，超过这个范围其强度减少到可以忽略的程度原子核内的质子间存在着强大的静电斥力，个别粒子可以以7MeV的能量相结合，显然不是电磁力或引力作用的结果，1934年10月，日本的汤川秀树提出了核力的介子理论，解决了核力难题他认为：电子与电子之间的库仑力，是由于一个电子放出的光子被另一个电子接收，这两个电子之间就发生了库仑互相作用，由于这种光子没有分开电子，故称之为“虚粒子；在核子间一个质子和一个中子通过交换一个“虚粒子而间接作用，这表示它们都是“交换力，即核力也是“交换力，且随它们之间间隔 的变化而变化汤川秀树根据核力的作用间隔 约为10一sm，估算出这种交换的“虚粒子的质量约为电子质量的200倍，介于电子和质子之间，故称之为“介子.20世纪4。年代以后，获得的强子的数目大大增加.20世纪勃年代的电子散射实验说明，质子和中子都不是点粒子，中子内部有着正电和负电的一定分布19以年盖尔曼提出“夸克模型他认为，所有的根本