原子的核式结构模型

182原子的核式结构模型

电子是原子的组成部分，由于电子是带负电的，而原子又是中性的，因此推断出原子中还有带正电的物质，几乎占有原子的全部质量。

me=9109×10-31ge=1602×10-19C

历史回顾JJ汤姆孙，1857-1940，英国物理学家，电子的发现者。1906年获诺贝尔物理学奖。那么，这两种物质是怎样构成原子的呢？电子正电荷原子是一个球体，里面充满了均匀分布的带正电的流体，电子镶嵌在正电荷液体中，就象枣点缀在一块蛋糕里一样，所以又被人们称为“枣糕模型”。一汤姆孙的原子模型

以汤姆孙为首的英国剑桥学派，在原子物理学上所取得的这些惊人成就，使欧洲大陆上的物理学家都拜倒在他们的脚下。他的学生卢瑟福也接受了汤姆孙的原子模型，1909年卢瑟福建议其学生兼助手盖革和罗斯顿用α粒子轰击金箔去验证汤姆孙原子模型。让我们来认识一下卢瑟福吧！欧内斯特·卢瑟福

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。提出原子结构的核式模型，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。

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，担任剑桥大学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。前四任实验室主任：麦克斯韦、瑞利、汤姆孙、卢瑟福卡文迪许实验室科学成就1、他关于放射性的研究确立了放射性是发自原子内部的变化。为开辟原子物理学做了开创性的工作。2、1909年起，卢瑟福根据α粒子散射试验现象提出原子核式结构模型。把原子结构的研究引上了正确的轨道，被誉为原子物理学之父。3、1919年，卢瑟福做了用α粒子轰击氮核的实验，从而发现了质子。

4、用粒子或γ射线轰击原子核来引起核反应实现人工核反应，成为人们研究原子核和应用核技术的重要手段。桃李满天下在卢瑟福的悉心培养下，他的学生和助手有12位获得了诺贝尔奖：1921年，他的助手索迪获诺贝尔化学奖；1922年，他的学生阿斯顿获诺贝尔化学奖；1922年，他的学生玻尔获诺贝尔物理奖；1927年，他的助手威尔逊获诺贝尔物理奖；1935年，他的学生查德威克获诺贝尔物理奖；1948年，他的助手布莱克特获诺贝尔物理奖；1951年，他的学生科克拉夫特和瓦耳顿，共同获得诺贝尔物理奖；1978年，他的学生卡皮茨获诺贝尔物理奖。

二α粒子散射实验1实验装置放射源——放射性元素钋（,重叠了3000层左右的金原子。荧光屏——α粒子打在上面发出闪光。显微镜——通过显微镜观察闪光，且可360°转动观察不同角度α粒子的到达情况。二α粒子散射实验2实验现象绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来方向前进，少数α粒子（约占8000分之一）发生了较大的偏转，极少数α粒子的偏转超过了90°，有的甚至几乎被撞了回来。二α粒子散射实验卢瑟福对于上述实验的结果感到十分惊奇，他说：“这是我一生中从未有的最难以置信的事，它好比你对一张纸发射炮弹，结果被弹回来而打到自己身上……”3实验分析（1）粒子出现大角度散射有没有可能是与电子碰撞后造成的？（2）按照枣糕模型，粒子出现大角度散射有没有可能是原子中正电荷造成的？思考：为什么会这样说？汤姆孙枣糕原子模型能否解释这种现象？卢瑟福根据他的导师汤姆生模型计算的结果：电子质量很小，对α粒子的运动方向不会发生明显影响；由于正电荷均匀分布，α粒子所受库仑力也很小，散射角不超过零点几度，发生大角度偏转的概率几乎是零．实验结果与之前预测完全不一致，所以原子结构模型必须重新构思!实验结果却是有八千分之一的粒子发生了大角度偏转！！！卢瑟福思考1m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？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旋转．三原子的核式结构的提出1原子的核式结构模型α粒子穿过原子时，电子对α粒子运动的影响很小，影响α粒子运动的主要是带正电的原子核。而绝大多数的α粒子穿过原子时离核较远，受到的库仑斥力很小，运动方向几乎没有改变，只有极少数α粒子可能与核十分接近，受到较大的库仑斥力，才会发生大角度的偏转。2对α粒子散射实验现象解释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Q，原子内的电子数，还可以估计出原子核的大小。（1）原子的半径约为10-10m、原子核半径约是

10-15m，原子核的体积只占原子的体积的万亿分之一。（2）原子核所带正电荷数与核外电子数以及该元素在周期表内的原子序数相等。四原子核的电荷与尺度

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：露珠和体育场体育场原子原子核卢瑟福有很多有趣的名言，反映了他对科学的独特理解和幽默的语言

这是我一生中碰到的最不可思议的事情。就好像你用一颗15英寸大炮去轰击一张纸而你竟被反弹回的炮弹击中一样。

很生动地叙述了汤姆逊模型碰到的困难，即原子不可能是质量均匀分布大小为1埃的球。不要让我看到任何人在我们物理系里谈论宇宙。

反映了卢瑟福反对空谈，强调实际的工作态度

但具有讽刺意味的是正是卢瑟福开创的量子物理开启了谈论宇宙的大门，在今天的物理系里，宇宙论是标准的话题而非离经叛道。如果你的实验结果需要一个统计员，那你就需要重新设计一个实验了，好的实验应当是明晰，清楚的。不过今天大型实验所获得的数据不但需要统计员，还需要大型计算机的帮助。

1、有个外号叫“鳄鱼”卢瑟福从小家境贫寒，通过自己的刻苦努力，这个穷孩子才能完成了他的学业。这段艰苦求学的经历培养了卢瑟福一种认准了目标就百折不回勇往直前的精神。后来学生为他起了一个外号——鳄鱼，并把鄂鱼徽章装饰在他的实验室门口。因为鳄从不回头，他张开吞食一切的大口，不断前进。

个人轶事2、摇身一变成为“化学家”

1908年，卢瑟福获得该年度的诺贝尔化学奖，他对自己不是获得物理学奖感到有些意外，他风趣地说：“我竟摇身一变，成为一位化学家了。”“这是我一生中绝妙的一次玩笑！”

3、杰出的学科带头人卢瑟福还是一位杰出的学科带头人，被誉为“从来没有树立过一个敌人，也从来没有失去一位朋友”的人。在他的助手和学生中，先后荣获诺贝尔奖的竟多达12人。

1912年度诺贝尔物理学奖的获得者玻尔曾深情地称卢瑟福是“我的第二个父亲”。4、是我制造了波浪卢瑟福属于那种“性格极为外露”的人，他总是给那些见过他的人留下深刻的印象。他个子很高，声音洪亮，精力充沛，信心十足，并且极不谦虚。当他的同事评论他有不可思议的能力并总是处在科学研究的“浪尖”上时，他迅速回答道：“说的很对，为什么不这样？不管怎么说，是我制造了波浪，难道不是吗？”几乎所有的科学家都同意这一评价。

1α粒子散射实验装置、现象、意义2．卢瑟福原子核式结构模型3．原子核与原子大小的数量级课堂小结1、在用α粒子轰击金箔的实验中，卢瑟福观察到的α粒子的运动情况是（）

A、全部α粒子穿过金属箔后仍按原来的方向前进

B、绝大多数α粒子穿过金属箔后仍按原来的方向前进，少数发生较大偏转，极少数甚至被弹回

C、少数α粒子穿过金属箔后仍按原来的方向前进，绝大多数发生较大偏转，甚至被弹回

D、全部α粒子都发生很大偏转B课堂练习2、卢瑟福α粒子散射实验的结果（）A、证明了质子的存在B、证明了原子核是由质子和中子组成的C、说明原子