原子的核式结构模型(课件)PPT课件下载推荐.ppt
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电子正电荷原子是一个球体,原子是一个球体,里面充满了均里面充满了均匀分布的带正电的流体,电子镶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,所以又被人在一块蛋糕里一样,所以又被人们称为们称为“枣糕模型枣糕模型”。
电子等间隔地排列在与正电球同电子等间隔地排列在与正电球同心的圆周上,并以一定的速度做心的圆周上,并以一定的速度做圆周运动从而发出电磁辐射,原圆周运动从而发出电磁辐射,原子光谱所反映的就是这些电子的子光谱所反映的就是这些电子的辐射频率。
辐射频率。
一一.汤姆孙的原子模型汤姆孙的原子模型以汤姆孙为首的英国剑桥学派,在原子物理学上以汤姆孙为首的英国剑桥学派,在原子物理学上以汤姆孙为首的英国剑桥学派,在原子物理学上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所取得的这些惊人成就,使欧洲大陆上的物理学所取得的这些惊人成就,使欧洲大陆上的物理学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,了汤姆孙的原子模型,了汤姆孙的原子模型,了汤姆孙的原子模型,19091909年卢瑟福建议其学生年卢瑟福建议其学生年卢瑟福建议其学生年卢瑟福建议其学生兼助手盖革和罗斯顿用兼助手盖革和罗斯顿用兼助手盖革和罗斯顿用兼助手盖革和罗斯顿用粒子轰击金箔去粒子轰击金箔去粒子轰击金箔去粒子轰击金箔去验证验证验证验证汤姆汤姆汤姆汤姆孙原子模型。
孙原子模型。
让我们来认识一下卢瑟福吧让我们来认识一下卢瑟福吧!
从经典物理学的角度看,汤姆孙的模型是很成功成功的。
解释原子是电中性的,电子在原子里是怎样分布的,解释解释原子是电中性的,电子在原子里是怎样分布的,解释原子为什么会发光,能估计出原子的大小约为一亿分之一原子为什么会发光,能估计出原子的大小约为一亿分之一厘米。
厘米。
1895年在新西兰大学毕业后,获得英国剑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。
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,担任加拿大年,在汤姆孙的推荐下,担任加拿大麦吉尔大学的物理教授。
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年返回英国出任曼彻斯特大学的物理系主任。
系主任。
1919年接替退休的汤姆孙,担任卡文迪许年接替退休的汤姆孙,担任卡文迪许实验室主任。
实验室主任。
1925年当选为英国皇家学会主席。
年当选为英国皇家学会主席。
1931年年受封为纳尔逊男爵。
受封为纳尔逊男爵。
1937年年10月月19日因病在剑桥逝世,与牛顿日因病在剑桥逝世,与牛顿和法拉第并排安葬,享年和法拉第并排安葬,享年66岁。
岁。
欧内斯特欧内斯特卢瑟福卢瑟福1871年年8月月30日生于新西日生于新西兰纳尔逊的一个手工业工兰纳尔逊的一个手工业工人家庭。
并在新西兰长大。
人家庭。
他进入新西兰的坎特伯雷他进入新西兰的坎特伯雷学院学习。
学院学习。
23岁时获得了三个学位岁时获得了三个学位(文学学士、文学硕士、(文学学士、文学硕士、理学学士)。
理学学士)。
科学成就科学成就1、他关于、他关于放射性的研究放射性的研究确立了放确立了放射性是发自原子内部的变化。
为开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。
辟原子物理学做了开创性的工作。
2、1909年起,卢瑟福根据年起,卢瑟福根据a粒子散粒子散射试验现象提出原子核式结构模型。
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把原子结构的研究引上了正确的轨道,被誉为道,被誉为原子物理学之父原子物理学之父。
3、1919年,卢瑟福做了用年,卢瑟福做了用粒子粒子轰击氮核的实验,从而轰击氮核的实验,从而发现了质子。
发现了质子。
4、用粒子或、用粒子或射线轰击原子核来射线轰击原子核来引起核反应引起核反应实现人工核反应实现人工核反应,成为,成为人们研究原子核和应用核技术的重人们研究原子核和应用核技术的重要手段。
要手段。
桃李满天下桃李满天下在卢瑟福的悉心培养下,他的学生和助手在卢瑟福的悉心培养下,他的学生和助手有多人获得了诺贝尔奖金:
有多人获得了诺贝尔奖金:
1921年,卢瑟福的助手索迪获诺贝尔化年,卢瑟福的助手索迪获诺贝尔化学奖;
学奖;
1922年,卢瑟福的学生阿斯顿获诺贝尔年,卢瑟福的学生阿斯顿获诺贝尔化学奖;
化学奖;
1922年,卢瑟福的学生玻尔获诺贝尔物年,卢瑟福的学生玻尔获诺贝尔物理奖;
理奖;
1927年,卢瑟福的助手威尔逊获诺贝尔年,卢瑟福的助手威尔逊获诺贝尔物理奖;
物理奖;
1935年,卢瑟福的学生查德威克获诺贝年,卢瑟福的学生查德威克获诺贝尔物理奖;
尔物理奖;
1948年,卢瑟福的助手布莱克特获诺贝年,卢瑟福的助手布莱克特获诺贝尔物理奖;
1951年,卢瑟福的学生科克拉夫特和瓦年,卢瑟福的学生科克拉夫特和瓦耳顿,共同耳顿,共同获得诺贝尔物理奖;
获得诺贝尔物理奖;
1978年,卢瑟福的学生卡皮茨获诺贝尔年,卢瑟福的学生卡皮茨获诺贝尔物理奖。
物理奖。
二二.粒子散射实验粒子散射实验1.1.实验装置实验装置放射源放射源放射源放射源放射性放射性放射性放射性元素钋(元素钋(元素钋(元素钋(PoPo)放出)放出)放出)放出粒子,粒子,粒子,粒子,粒子粒子粒子粒子是是是是氦核,带氦核,带氦核,带氦核,带2e2e正电荷,正电荷,正电荷,正电荷,质量是氢原子的质量是氢原子的质量是氢原子的质量是氢原子的44倍,倍,倍,倍,具有较大的动能。
具有较大的动能。
金箔金箔金箔金箔作为靶子,作为靶子,作为靶子,作为靶子,厚度厚度厚度厚度1m,1m,重叠了重叠了重叠了重叠了30003000层左右的层左右的层左右的层左右的金原金原金原金原子。
子。
荧光屏荧光屏荧光屏荧光屏粒子打粒子打粒子打粒子打在上面发出闪光。
在上面发出闪光。
显微镜显微镜显微镜显微镜通过显通过显通过显通过显微镜观察闪光,且微镜观察闪光,且微镜观察闪光,且微镜观察闪光,且可可可可360360转动观察不同转动观察不同转动观察不同转动观察不同角度角度角度角度粒子的到达情粒子的到达情粒子的到达情粒子的到达情况况况况。
如果原子的结构确实如汤姆生所假设的葡萄干思考:
如果原子的结构确实如汤姆生所假设的葡萄干布丁模型,用布丁模型,用粒子轰击原子应得到怎样的结果?
粒子轰击原子应得到怎样的结果?
根据汤姆生模型计算的根据汤姆生模型计算的结果:
电子质量很小,结果:
电子质量很小,对对粒子的运动方向不粒子的运动方向不会发生明显影响;
由于会发生明显影响;
由于正电荷均匀分布,正电荷均匀分布,粒粒子所受库仑力也很小,子所受库仑力也很小,故故粒子偏转角度不会粒子偏转角度不会很大很大二二.粒子散射实粒子散射实验验2.实验现象实验现象绝大多数绝大多数粒子穿过粒子穿过金箔后仍沿原来方向金箔后仍沿原来方向前进,前进,少数少数粒子(约占粒子(约占8000分之一)发生了分之一)发生了较大的偏转,较大的偏转,极少数极少数粒子的偏转粒子的偏转超过了超过了90,有的甚,有的甚至几乎被撞了回来。
至几乎被撞了回来。
二二.粒子散射实验粒子散射实验卢瑟福卢瑟福根据他的导师汤姆生模型计算的结果:
根据他的导师汤姆生模型计算的结果:
电子质量很小,对电子质量很小,对电子质量很小,对电子质量很小,对粒子的运动方向不会发生明显影响;
粒子的运动方向不会发生明显影响;
由于正电荷均匀分布,由于正电荷均匀分布,由于正电荷均匀分布,由于正电荷均匀分布,粒子所受库仑力也很小,散射角粒子所受库仑力也很小,散射角粒子所受库仑力也很小,散射角粒子所受库仑力也很小,散射角不超过零点几度,发生大角度偏转的几率几乎是零不超过零点几度,发生大角度偏转的几率几乎是零不超过零点几度,发生大角度偏转的几率几乎是零不超过零点几度,发生大角度偏转的几率几乎是零实验结果与之前预测完全不一致,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实验结果却是有八千分之一的粒子发生了大角度偏转角度偏转!
3.实验分析实验分析卢瑟福思考卢瑟福思考11微米厚的金箔内含微米厚的金箔内含30003000层原子层原子层,绝大多数层,绝大多数粒子穿过金箔粒子穿过金箔仍沿原方向前进说明什么?
仍沿原方向前进说明什么?
少数少数粒子的大角度偏转甚至反粒子的大角度偏转甚至反弹是怎么造成的?
弹是怎么造成的?
1.在原子的中心有一个很小的核,叫做原子核在原子的中心有一个很小的核,叫做原子核2.原原子子的的全全部部正正电电荷荷和和几几乎乎全全部部质质量量都都集集中中在在原原子子核里核里3.带负电的电子在核外空间绕着核旋转带负电的电子在核外空间绕着核旋转三三.原子的核式结构的提出原子的核式结构的提出1.原子的核式结构模型原子的核式结构模型粒粒子子穿穿过过原原子子时时,电电子子对对粒粒子子运运动动的的影影响响很很小小,影影响响粒粒子子运运动动的的主主要要是是带带正正电电的的原子核。
原子核。
而而绝绝大大多多数数的的粒粒子子穿穿过过原原子子时时离离核核较较远远,受受到到的的库库仑仑斥斥力力很很小小,运运动动方方向向几几乎乎没没有有改改变变,只只有有极极少少数数粒粒子子可可能能与与核核十十分分接接近近,受受到到较较大大的的库库仑仑斥斥力力,才才会会发发生生大大角角度度的的偏偏转转。
三三.原子的核式结构的提出原子的核式结构的提出2.对对粒子散射实验现象粒子散射实验现象解释解释原子核的组成原子核的组成1919年,卢瑟福用粒子轰击氮核,得到了质子,进而猜想原子核内存在不带电的中子,这一猜想被他的学生查德威克用实验证实,并得到公认质子中子核子质子数电荷数根据卢瑟福的原子核式模型和根据卢瑟福的原子核式模型和粒子散射的粒子散射的实验数据,可以推算出各种元素原子核的实验数据,可以推算出各种元素原子核的电荷数,还可以估计出原子核的大小。
电荷数,还可以估计出原子核的大小。
(11)原子的半径约为)原子的半径约为1010-10-10mm、原子核半径约、原子核半径约是是1010-15-15mm,原子核的体积只占原子的体积,原子核的体积只占原子的体积的万亿分之一。
的万亿分之一。
(22)原子核所带)原子核所带正电荷数正电荷数与核外与核外电子数电子数以以及该元素在周期表内的及该元素在周期表内的原子序数相等原子序数相等。
四四.原子核的电荷与尺度原子核的电荷与尺度根据卢瑟福的原子结构模型,原子内部是十分根据卢瑟福的原子结构模型,原子内部是十分“空旷空旷”的,举一个简单的例子的,举一个简单的例子:
露珠和体育场露珠和体育场体育场体
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