物理5《原子核结构探秘》

4.1原子核结构探秘一、“点金术”梦想成真－－质子的发现

1919年卢瑟福完成了用α粒子轰击氮原子核的人工核实验，实验装置示意如图。ＴＴＣＡＦＳＭＡ：放射性物质Ｃ：黄铜罐Ｔ：阀门L:标尺Ｆ：铝箔Ｓ：荧光屏Ｍ：显微镜LＭＴＴＣＡＦＳ实验步骤及结果：１.在罐中充入氧气，观察不到任何闪光；2.再抽空，然后充入氮气；3.充入氮气后，荧光屏出现了闪光。氮气Ｎ２？L

经过反复研究，将这种粒子引入电场、磁场测定它的电量和质量，确定了它就是氢原子核，又称为质子。物理学中用符号或表示质子。卢瑟福明白：氮原子核在α粒子轰击下发生了核反应，释放出了氢核，辉光是氢核引起的。后来进行了多种物质的类似实验，发现硼、氟、钠、铝、磷等原子核在受到α粒子轰击后也会发射出氢的原子核。故质子也是原子核的组成部分。

布拉克特实验——证实发生了核反应在云室中可以观察粒子的径迹。英国的物理学家布拉凯特在云室中做了α粒子轰击氮核的实验，拍摄了两万多张云室照片，终于从４０万条α粒子径迹的照片中，发现有八条产生了分叉。分析径迹的情况可以确定，分叉后的细长径迹是质子的径迹，短而粗的径迹是产生的新核的径迹，碰撞后α粒子的径迹不再出现。

上述实验以及后来用α粒子轰击氟、钠、铝等元素的原子核都发生了类似的反应，并且都产生了质子。

这些实验表明，由于从不同元素的原子核中都能打出质子来，因此质子应该是原子核的组成部分。

原子核只由质子组成吗？？质量数电荷数钙Ｃａ汞Ｈｇ４０２０２００８０想一想由于原子核的质量大体上是质子质量的整数倍，如果原子核只由质子组成，则原子核的质量数应该与质子数相等，因而也与原子核的核电荷数相等。但任意考察两种元素（下表），就知它们的核质量数与核电荷数不等。原子核只由质子组成的设想能够成立吗？原子核示意图

在上一世纪的二十年代，卢瑟福依据原子核的电荷数与质量数的差别，预见到原子核中应该存在质量与质子相等的、不带电的粒子，卢瑟福称其为中子。

直到上一世纪的三十年代，另一个人工核反应，即用放射性元素钋发出的α射线轰击铍，证实了中子的存在。二、中子的发现钋Ｐo铍Ｂｅ石蜡不可见粒子不可见粒子不可见粒子质子质子质子α粒子α粒子轰击铍产生的不可见粒子是什么？钋铍Ｂｅ石蜡不可见粒子不可见粒子不可见粒子质子质子质子α对实验结果的猜想和思考？钋铍Ｂｅ石蜡不可见粒子不可见粒子不可见粒子质子质子质子α查德威克对实验结果的分析

查德威克用碰撞中的动量守恒和能量守恒分析得到不可见粒子是质量与质子几乎相等的、不带电的粒子，它正是卢瑟福预见的中子。中子的质量数与质子的相等，都是1，中子不带电，其电荷数为零。物理学中用符号表示中子。小结：质子和中子的发现过程时间1917年1920年1925年1931年1932年科学家卢瑟福（英）卢瑟福布莱克特（英）小居里查德威克（英）发现发现了质子（氢原子核11H）预言中子证明：质子是从复核中放出的把中子误认为٧射线发现了中子（10n不带电的中性粒子）方法用α粒子轰击氮并用显微镜观察质谱仪照片（40多万条到8条）α粒子轰击铍磁场并用动量守恒算出速度和质量三、原子核的组成质子和中子统称为原子核核子1、原子核的电荷数Z=质子数=

核外电子数=

原子序数2、原子核的质量数A=质子数+中子数3、具有相同的质子数和不同的中子数的原子互称为同位素如:(氕)(氘)(氚)质子中子从放射性元素的原子核中释放出来的α射线就是两个质子和两个中子结合在一起放出的。4、原子核符号:A表示质量数;Z表示质子数=核子数四、核反应方程1、用原子核的符号来表示核反应前后各原子核变化情况的式子称为核反应方程式。2、遵循的规律：（1）质量数守恒：反应前后体系的总质量数不变（2）电荷数守恒：反应前后体系的总电荷数不变（3）动量守恒：反应前后粒子动量之和不变（4）能量守恒3、书写规则：（1）核反应过程不可逆，用“”只表示反应进行的方向；（2）核反应都是客观存在的，不能人为主观捏造。怎样写核反应方程1、质量守恒和电荷守恒2、例：用粒子轰击氮核得到一个质子和一个未知的核，试写出核反应方程，并计算未知核内有多少中子。42He+147N（）+11H3、例：用粒子轰击铍核得到一个中子和一个未知的核，试写出核反应方程，

42He+94Be（）+10n主要核反应方程α粒子轰击氮原子核的核反应方程（发现质子）

α粒子轰击铍原子核的核反应方程（发现中子）小居里夫妇发现放射性同位素：

42He+2713Al3015P+10n小结

４.原子核由质子和中子（统称为