0原子核式模型ok

1、1主要參考書一、徐克尊等（中國科大），近代物理學二、楊福家（復旦大學），原子物理學，上海科學技術(shù)出版社三、褚圣麟（北京大學），原子物理學，高等教育出版社原子物理學原子物理學2課程內(nèi)容綱要1、Rutherford模型2、Bohr原子模型3、量子力學初步4、電子的自旋，原子的能級與光譜的精細結(jié)構(gòu)5、核外電子的殼層結(jié)構(gòu)6、X射線3原子是物質(zhì)結(jié)構(gòu)的一個層次原子中子）電子，原子核（質(zhì)子、基本粒子分子，離子，原子集團離子態(tài)固態(tài)，液態(tài)，氣態(tài)，等4原子是最小的實體，萬物由原子和虛空組成，原子不可分不可變。原子是最小的實體，萬物由原子和虛空組成，原子不可分不可變。 原子是帶鉤和角的，相互之間靠機械的嵌合結(jié)合原子

2、是帶鉤和角的，相互之間靠機械的嵌合結(jié)合51807年，John Dalton (17661844) （英）：倍比定律，提出原子論。1811年，Amedeo Avogadro (17761856)（意）： 分子理論。1869年，（俄）：元素周期律。6原子物理時代的序曲o X射線的發(fā)現(xiàn)：1895年o 放射性的發(fā)現(xiàn)：1896年o 電子的發(fā)現(xiàn)：1897年o 放射性元素鐳、釙的發(fā)現(xiàn)：1898年78一一. . 電子的發(fā)現(xiàn)電子的發(fā)現(xiàn)電子的發(fā)現(xiàn)并不是偶然的，在此之前已有豐富的積累。電子的發(fā)現(xiàn)并不是偶然的，在此之前已有豐富的積累。u1833年，法拉第（年，法拉第（M.Faraday）提出電解定律，）提出電解定律，

3、1mol任何原子的單價離子永遠帶有相同的電量任何原子的單價離子永遠帶有相同的電量-即法拉第常數(shù)。即法拉第常數(shù)。u1874年，斯托尼（年，斯托尼（G.T.Stoney）指出原子所帶電荷為）指出原子所帶電荷為一個電荷的整數(shù)倍，斯托尼提出，用一個電荷的整數(shù)倍，斯托尼提出，用“電子電子”來命名這來命名這個電荷的最小單位。個電荷的最小單位。u1897年，湯姆遜（年，湯姆遜（J.J.Thomson）通過陰極射線管中）通過陰極射線管中電子荷質(zhì)比的測量，確定了電子的存在。電子荷質(zhì)比的測量，確定了電子的存在。u18591859年，普呂克發(fā)現(xiàn)了陰極射線，發(fā)現(xiàn)真空放電管中陰年，普呂克發(fā)現(xiàn)了陰極射線，發(fā)現(xiàn)真空放電管中

4、陰極射線在電場、磁場中的偏轉(zhuǎn)極射線在電場、磁場中的偏轉(zhuǎn)918971897年，劍橋大學，卡文迪許實驗室，年，劍橋大學，卡文迪許實驗室，J.J.ThomsonJ.J.Thomsonu 測得陰極射線速度比光速小測得陰極射線速度比光速小2個數(shù)量級個數(shù)量級u 測出測出了陰極射線的荷質(zhì)比：了陰極射線的荷質(zhì)比：e/me/me e，注意注意到（到（e/me/me e）10001000（e eH H/ /m mH H），陰極射線），陰極射線不是不是離子束。離子束。u 這種粒子這種粒子是各種元素的原子都有的，是各種元素的原子都有的，共同的，是物質(zhì)的一個組成部分共同的，是物質(zhì)的一個組成部分Sir Joseph Th

5、omon1856-1940 1897年發(fā)現(xiàn)電子10727.6 10/eEhC kgmLlBAP1P2OP陰極射線實驗裝置示意圖陰極射線實驗裝置示意圖l22/ 2/ 2()()22yxxxxxeElLleElLleE lhvm vvm vvm v2xeE Llm v11eemce19106 . 1氫原子質(zhì)量18361em12eMillikan油滴實驗測出單個電子的電荷油滴實驗測出單個電子的電荷cesue191010)46(6021892. 110)14(803242. 4gme2810)47(109534. 913 1415湯姆遜湯姆遜(Thomson)(Thomson)發(fā)現(xiàn)電子之后發(fā)現(xiàn)電子之后

6、, ,對于原子中正負電荷對于原子中正負電荷的分布他提出了一個模型：的分布他提出了一個模型：原子中帶正電荷的部分均原子中帶正電荷的部分均勻分布在整個原子空間勻分布在整個原子空間, ,電子鑲嵌在其中。電子鑲嵌在其中。Thomson原子模型原子模型同時該模型還進一步假定，電子分布在分離同時該模型還進一步假定，電子分布在分離的同心環(huán)上，每個環(huán)上的電子容量都不相同，的同心環(huán)上，每個環(huán)上的電子容量都不相同，電子在各自的平衡位置附近做微振動。可以電子在各自的平衡位置附近做微振動?？梢园l(fā)射電磁輻射，而且各層電子繞球心轉(zhuǎn)動時發(fā)射電磁輻射，而且各層電子繞球心轉(zhuǎn)動時也會發(fā)光。這對于解釋當時已有的實驗結(jié)果、也會發(fā)光。

7、這對于解釋當時已有的實驗結(jié)果、元素的周期性以及原子的線光譜，似乎是成元素的周期性以及原子的線光譜，似乎是成功的。功的。Thomson模型的失敗：與模型的失?。号c粒子散射實驗結(jié)果不符合。粒子散射實驗結(jié)果不符合。1690(7300)eMm真空室粒子源散射箔抽氣管閃爍計數(shù)器粒子源鉑箔Geiger計數(shù)器俯視圖俯視圖化學獎化學獎17Thomson模型大于90度角散射概率估算20241ReZeFvRRZe220241tFP0PPRPvmP0P332012(/)4eZe rRFr18mvvRRZePP12412200202214mvRZeERZe024EZR5A1105 .1對鉑（Pt），Z=78，取E=5

8、MeV4100002102的幾率小于理論上，1/8000而實驗上卻不小于1微米厚，多次散射19 粒子散射實驗粒子散射實驗否定了否定了湯姆遜的原子模型，根據(jù)實驗結(jié)果，盧瑟福湯姆遜的原子模型，根據(jù)實驗結(jié)果，盧瑟福于于19111911年提出了原子的核式模型。年提出了原子的核式模型。 原子中心有一個極小的原子核，它集中了全部的正電荷和幾乎所有原子中心有一個極小的原子核，它集中了全部的正電荷和幾乎所有的質(zhì)量，所有電子都分布在它的周圍。的質(zhì)量，所有電子都分布在它的周圍。盧瑟福核式模型盧瑟福核式模型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瞄準距離:b0vv00cos2cos2dtFmv20vvyrF230220cos2sin2dtFrbmv2222022cos42cosdZedFr2cos2422sin20220ZebmvbmvZectg202022庫侖散射公式24bEZebmvZectg20202042142定義：庫侖因子21402ctgEZeb EZemvZea1422114202200222ctgab 點到點點到點252222sin2 sindSrdddrr d2cos2sin4bdbd2:圓環(huán)面積drdbdbdRuthe

10、rford散射公式（大量粒子對大量靶原子的散射26dd2cos2sin42sin414220220dmvZed2cos122224sin(sin)22dbdbd22ctgab dd被稱為有效散射截面，或微分截面。被稱為有效散射截面，或微分截面。面到點面到點27NAtN NtddANndn散射到d立體角內(nèi)的粒子數(shù)為:nNtddn2202204412sinmvZeNntddnndnd個 粒子射到箔上，個散射到 方向的立體角內(nèi)面到面面到面28粒子源粒子源鉑金膜鉑金膜Geiger計數(shù)器計數(shù)器4sin.2dnConst293、散射公式討論：、散射公式討論：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原子半徑：32Rutherford公式公式提供了一種分析物質(zhì)結(jié)構(gòu)的方法：提供了一種分析物質(zhì)結(jié)構(gòu)的方法：提供了一種材料分析的手段：提供了一種材料分析的手段：盧瑟福背散射（盧