1.2原子核式模型讲解

1-2原子的核模型古代原子学说：不可无限分割，存在的最小的结构单元:B.C.4世纪希腊德谟克利特〔Democritus〕原子〔Atom〕组成物质的最小单元“其小无内，谓之小一〞-------惠子一原子结构

可以无限分割，物质是连续的:一尺之棰，日取其半，万世不竭----------公孙龙物质是连续的，可以无限地分割-------亚里士多德1811年Avogadro化学原子学说：1803年Dalton化学反响中，原子不可分解，性质不变；不同元素的原子不同，每种原子有确定原子量。气体由分子组成，分子由原子组成。1869年Mendeleev原子量大小发现元素周期律，预言新元素现代原子学说：同温同压的同体积气体含相同数目的分子。19世纪末三大发现——X射线〔1895〕、放射性〔1896Becquerel、1903N〕和电子原子是物质结构的一个层次，介于分子和原子核之间。原子本身也是有结构的。1911年Rutherford原子核式结构模型1913年Bohr原子量子理论解释氢光谱1924-1927量子力学诞生成功解释原子现象问题：组分?结构和相互作用?内部运动?二卢瑟福核式模型1.电子〔electron〕的发现1894年，Stoney〔戈德斯坦〕命名阴极射线粒子为电子1897年，Thomson证实阴极射线由负电微粒组成真空放电管中阴极射线在电场、磁场中的偏转真空放电管中阴极射线在电场、磁场中的偏转测出了阴极射线的荷质比：e/me；〔e/me〕>1000〔eH/mH〕，阴极射线不是离子束，而是电子束。这种粒子是各种元素的原子都有的，共同的，是物质的一个组成局部AP1P2SOP阴极射线实验装置示意图阴极射线管1909年，Millikan油滴实验精确测定1899年，Thomson利用云雾室测量和Millikan油滴实验测出单个电子的电荷J.J.Thomson(1856-1940)inrecognitionofthegreatmeritsofhistheoreticalandexperimentalinvestigationsontheconductionofelectricitybygases

TheNobelPrizeinPhysics1906TheNobelPrizeinPhysics1923forhisworkontheelementarychargeofelectricityandonthephotoelectriceffectR.Millikan(1868-1953)原子中存在一定数量的电子，带负电。因为原子电中性，必定带有相同电量的正电荷，同时承担了绝大局部质量。正电局部和电子如何分布与相对运动？汤姆逊(Thomson)发现电子之后,对于原子中正负电荷的分布他提出了一个模型：原子中带正电荷均匀分布在整个原子空间,电子镶嵌在其中。原子的模型之Thomson原子模型：面包〔枣糕〕模型同时该模型还进一步假定，电子分布在别离的同心环上，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、元素的周期性以及原子的线光谱，似乎是成功的。Thomson模型的失败：与α粒子散射实验结果不符合。“就像一枚15英寸的炮弹打在一张纸上又被反射回来一样〞E.Rutherford(1871-1937)1909年，Geiger和Marsden发现粒子经原子散射后散射角大于的概率约为1/8000，甚至达到180

粒子散射实验真空室粒子源散射箔抽气管闪烁计数器α粒子源金箔Geiger计数器俯视图Thomson模型大于90度角散射概率估算电子的质量很小，对α粒子〔2e)运动的影响可以忽略；只考虑原子中均匀分布的正电荷对α粒子的影响对Au，Z=79，取Eq=5MeV可以看出，散射角是非常小的T模型R模型易穿过原子，只能发生小角度散射。距核愈近力愈大，可能被大角度散射。Thomson原子模型

Rutherford核式模型库仑散射公式具有确定能量的一

粒子均匀入射，研究散射

粒子的角分布瞄准距离散射角粒子反射2、卢瑟福散射公式大角度散射：只要考虑

粒子与原子核的相互作用有心力作用，粒子对原点〔原子核〕的角动量守恒在y方向动量的改变两式相乘

散射角与瞄准距离的关系：库仑散射公式：瞄准距离在b和b-db间的入射α粒子束，都被散射到θ与θ+dθ间的立体角内〔空心圆锥立体角〕Rutherford散射公式〔大量α粒子对大量靶原子的散射〕瞄向dσ的α粒子都被散射到dΩ立体角内，而dσ是一个原子核周围的圆环的面积，瞄向dσ的α粒子越多，被散射到dΩ立体角内的α粒子越多，在入射的α粒子密度不变的情况下，dσ越大，被散射到dΩ立体角内的α粒子越多，即每一个α粒子被散射到dΩ立体角内几率越大。dσ被称为有效散射截面，或微分截面。Rutherford公式：关于小角散射的问题原因：小角散射对应于较大的瞄准距离b；此时入射的粒子距核较远，在粒子与核之间有电子，而电子所带的电荷对核的电场有屏蔽作用，即粒子所感受到的有效电场要小。Rutherford散射公式中的核电荷数Z应当以有效核电荷数代替。靶原子之间不再互不遮蔽，小角度散射必定是屡次散射的结果。忽略电子屏蔽作用，对小角度散射不适用卢瑟福公式假设某固体元素的原子是球状的，半径为r米，原子之间是紧密地堆积在一起的。假设该元素的原子量为A，那么1mol该原子的质量为A克，假设这种原子的质量密度为,那么A克原子的总体积为，一个原子占的有体积为，即所以原子的半径，依此可以算出不同原子的半径，如下表所示：3.原子的大小估计：元素原子量质量密度原子半径Li70.70.16Al272.70.16Cu638.90.14S322.070.18Pb20711.340.19不同原子的半径4．原子核大小的估计卢瑟福公式成立条件卢瑟福公式成立前提下，愈大，估计愈准确。rm：α粒子可以到达的与核的最小距离由能量守恒及角动量守恒α粒子散射实验否认了汤姆逊的原子模