0原子核式模型ok

1、1主要参考书一、徐克尊等（中国科大），近代物理学二、杨福家（复旦大学），原子物理学，上海科学技术出版社三、褚圣麟（北京大学），原子物理学，高等教育出版社原子物理学原子物理学2课程内容纲要1、Rutherford模型2、Bohr原子模型3、量子力学初步4、电子的自旋，原子的能级与光谱的精细结构5、核外电子的壳层结构6、X射线3原子是物质结构的一个层次原子中子）电子，原子核（质子、基本粒子分子，离子，原子集团离子态固态，液态，气态，等4原子是最小的实体，万物由原子和虚空组成，原子不可分不可变。原子是最小的实体，万物由原子和虚空组成，原子不可分不可变。 原子是带钩和角的，相互之间靠机械的嵌合结合原子

2、是带钩和角的，相互之间靠机械的嵌合结合51807年，John Dalton (17661844) （英）：倍比定律，提出原子论。1811年，Amedeo Avogadro (17761856)（意）： 分子理论。1869年，（俄）：元素周期律。6原子物理时代的序曲o X射线的发现：1895年o 放射性的发现：1896年o 电子的发现：1897年o 放射性元素镭、钋的发现：1898年78一一. . 电子的发现电子的发现电子的发现并不是偶然的，在此之前已有丰富的积累。电子的发现并不是偶然的，在此之前已有丰富的积累。u1833年，法拉第（年，法拉第（M.Faraday）提出电解定律，）提出电解定律，

3、1mol任何原子的单价离子永远带有相同的电量任何原子的单价离子永远带有相同的电量-即法拉第常数。即法拉第常数。u1874年，斯托尼（年，斯托尼（G.T.Stoney）指出原子所带电荷为）指出原子所带电荷为一个电荷的整数倍，斯托尼提出，用一个电荷的整数倍，斯托尼提出，用“电子电子”来命名这来命名这个电荷的最小单位。个电荷的最小单位。u1897年，汤姆逊（年，汤姆逊（J.J.Thomson）通过阴极射线管中）通过阴极射线管中电子荷质比的测量，确定了电子的存在。电子荷质比的测量，确定了电子的存在。u18591859年，普吕克发现了阴极射线，发现真空放电管中阴年，普吕克发现了阴极射线，发现真空放电管中

4、阴极射线在电场、磁场中的偏转极射线在电场、磁场中的偏转918971897年，剑桥大学，卡文迪许实验室，年，剑桥大学，卡文迪许实验室，J.J.ThomsonJ.J.Thomsonu 测得阴极射线速度比光速小测得阴极射线速度比光速小2个数量级个数量级u 测出测出了阴极射线的荷质比：了阴极射线的荷质比：e/me/me e，注意注意到（到（e/me/me e）10001000（e eH H/ /m mH H），阴极射线），阴极射线不是不是离子束。离子束。u 这种粒子这种粒子是各种元素的原子都有的，是各种元素的原子都有的，共同的，是物质的一个组成部分共同的，是物质的一个组成部分Sir Joseph Th

5、omon1856-1940 1897年发现电子10727.6 10/eEhC kgmLlBAP1P2OP阴极射线实验装置示意图阴极射线实验装置示意图l22/ 2/ 2()()22yxxxxxeElLleElLleE lhvm vvm vvm v2xeE Llm v11eemce19106 . 1氢原子质量18361em12eMillikan油滴实验测出单个电子的电荷油滴实验测出单个电子的电荷cesue191010)46(6021892. 110)14(803242. 4gme2810)47(109534. 913 1415汤姆逊汤姆逊(Thomson)(Thomson)发现电子之后发现电子之后

6、, ,对于原子中正负电荷对于原子中正负电荷的分布他提出了一个模型：的分布他提出了一个模型：原子中带正电荷的部分均原子中带正电荷的部分均匀分布在整个原子空间匀分布在整个原子空间, ,电子镶嵌在其中。电子镶嵌在其中。Thomson原子模型原子模型同时该模型还进一步假定，电子分布在分离同时该模型还进一步假定，电子分布在分离的同心环上，每个环上的电子容量都不相同，的同心环上，每个环上的电子容量都不相同，电子在各自的平衡位置附近做微振动。可以电子在各自的平衡位置附近做微振动。可以发射电磁辐射，而且各层电子绕球心转动时发射电磁辐射，而且各层电子绕球心转动时也会发光。这对于解释当时已有的实验结果、也会发光。

7、这对于解释当时已有的实验结果、元素的周期性以及原子的线光谱，似乎是成元素的周期性以及原子的线光谱，似乎是成功的。功的。Thomson模型的失败：与模型的失败：与粒子散射实验结果不符合。粒子散射实验结果不符合。1690(7300)eMm真空室粒子源散射箔抽气管闪烁计数器粒子源铂箔Geiger计数器俯视图俯视图化学奖化学奖17Thomson模型大于90度角散射概率估算20241ReZeFvRRZe220241tFP0PPRPvmP0P332012(/)4eZe rRFr18mvvRRZePP12412200202214mvRZeERZe024EZR5A1105 .1对铂（Pt），Z=78，取E=5

8、MeV4100002102的几率小于理论上，1/8000而实验上却不小于1微米厚，多次散射19 粒子散射实验粒子散射实验否定了否定了汤姆逊的原子模型，根据实验结果，卢瑟福汤姆逊的原子模型，根据实验结果，卢瑟福于于19111911年提出了原子的核式模型。年提出了原子的核式模型。 原子中心有一个极小的原子核，它集中了全部的正电荷和几乎所有原子中心有一个极小的原子核，它集中了全部的正电荷和几乎所有的质量，所有电子都分布在它的周围。的质量，所有电子都分布在它的周围。卢瑟福核式模型卢瑟福核式模型202302202424cZe rrRRFZerRr22024cZeFrThomson原子模型原子模型 Rut

9、herford核核式模型式模型21Obb22012Emv22dtdmrbmv20散射角粒子原子核Ze瞄准距离:b0vv00cos2cos2dtFmv20vvyrF230220cos2sin2dtFrbmv2222022cos42cosdZedFr2cos2422sin20220ZebmvbmvZectg202022库仑散射公式24bEZebmvZectg20202042142定义：库仑因子21402ctgEZeb EZemvZea1422114202200222ctgab 点到点点到点252222sin2 sindSrdddrr d2cos2sin4bdbd2:圆环面积drdbdbdRuthe

10、rford散射公式（大量粒子对大量靶原子的散射26dd2cos2sin42sin414220220dmvZed2cos122224sin(sin)22dbdbd22ctgab dd被称为有效散射截面，或微分截面。被称为有效散射截面，或微分截面。面到点面到点27NAtN NtddANndn散射到d立体角内的粒子数为:nNtddn2202204412sinmvZeNntddnndnd个 粒子射到箔上，个散射到 方向的立体角内面到面面到面28粒子源粒子源铂金膜铂金膜Geiger计数器计数器4sin.2dnConst293、散射公式讨论：、散射公式讨论：41dd1 sin2n、在同一粒子源和同一散射物：ddnt2、相同散射角 ：23ddnE、同一散射物，相同散射角： 24ddnZ、同一 源、散射角，相同N t ，不同靶材：30d, 031NrEmrmmrvmbmvrZevmmv0022204221211410mrm)2sin11 (1422002mvZerm-1010m原子半径：32Rutherford公式公式提供了一种分析物质结构的方法：提供了一种分析物质结构的方法：提供了一种材料分析的手段：提供了一种材料分析的手段：卢瑟福背散射（卢