1.2原子核式模型講解

1-2原子的核模型古代原子學(xué)說：不可無限分割，存在的最小的結(jié)構(gòu)單元:B.C.4世紀希臘德謨克利特〔Democritus〕原子〔Atom〕組成物質(zhì)的最小單元“其小無內(nèi)，謂之小一〞-------惠子一原子結(jié)構(gòu)

可以無限分割，物質(zhì)是連續(xù)的:一尺之棰，日取其半，萬世不竭----------公孫龍物質(zhì)是連續(xù)的，可以無限地分割-------亞里士多德1811年Avogadro化學(xué)原子學(xué)說：1803年Dalton化學(xué)反響中，原子不可分解，性質(zhì)不變；不同元素的原子不同，每種原子有確定原子量。氣體由分子組成，分子由原子組成。1869年Mendeleev原子量大小發(fā)現(xiàn)元素周期律，預(yù)言新元素現(xiàn)代原子學(xué)說：同溫同壓的同體積氣體含相同數(shù)目的分子。19世紀末三大發(fā)現(xiàn)——X射線〔1895〕、放射性〔1896Becquerel、1903N〕和電子原子是物質(zhì)結(jié)構(gòu)的一個層次，介于分子和原子核之間。原子本身也是有結(jié)構(gòu)的。1911年Rutherford原子核式結(jié)構(gòu)模型1913年Bohr原子量子理論解釋氫光譜1924-1927量子力學(xué)誕生成功解釋原子現(xiàn)象問題：組分?結(jié)構(gòu)和相互作用?內(nèi)部運動?二盧瑟福核式模型1.電子〔electron〕的發(fā)現(xiàn)1894年，Stoney〔戈德斯坦〕命名陰極射線粒子為電子1897年，Thomson證實陰極射線由負電微粒組成真空放電管中陰極射線在電場、磁場中的偏轉(zhuǎn)真空放電管中陰極射線在電場、磁場中的偏轉(zhuǎn)測出了陰極射線的荷質(zhì)比：e/me；〔e/me〕>1000〔eH/mH〕，陰極射線不是離子束，而是電子束。這種粒子是各種元素的原子都有的，共同的，是物質(zhì)的一個組成局部AP1P2SOP陰極射線實驗裝置示意圖陰極射線管1909年，Millikan油滴實驗精確測定1899年，Thomson利用云霧室測量和Millikan油滴實驗測出單個電子的電荷J.J.Thomson(1856-1940)inrecognitionofthegreatmeritsofhistheoreticalandexperimentalinvestigationsontheconductionofelectricitybygases

TheNobelPrizeinPhysics1906TheNobelPrizeinPhysics1923forhisworkontheelementarychargeofelectricityandonthephotoelectriceffectR.Millikan(1868-1953)原子中存在一定數(shù)量的電子，帶負電。因為原子電中性，必定帶有相同電量的正電荷，同時承擔(dān)了絕大局部質(zhì)量。正電局部和電子如何分布與相對運動？湯姆遜(Thomson)發(fā)現(xiàn)電子之后,對于原子中正負電荷的分布他提出了一個模型：原子中帶正電荷均勻分布在整個原子空間,電子鑲嵌在其中。原子的模型之Thomson原子模型：面包〔棗糕〕模型同時該模型還進一步假定，電子分布在別離的同心環(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?？梢园l(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(dāng)時已有的實驗結(jié)果、元素的周期性以及原子的線光譜，似乎是成功的。Thomson模型的失敗：與α粒子散射實驗結(jié)果不符合?！熬拖褚幻?5英寸的炮彈打在一張紙上又被反射回來一樣〞E.Rutherford(1871-1937)1909年，Geiger和Marsden發(fā)現(xiàn)粒子經(jīng)原子散射后散射角大于的概率約為1/8000，甚至達到180

粒子散射實驗真空室粒子源散射箔抽氣管閃爍計數(shù)器α粒子源金箔Geiger計數(shù)器俯視圖Thomson模型大于90度角散射概率估算電子的質(zhì)量很小，對α粒子〔2e)運動的影響可以忽略；只考慮原子中均勻分布的正電荷對α粒子的影響對Au，Z=79，取Eq=5MeV可以看出，散射角是非常小的T模型R模型易穿過原子，只能發(fā)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核式模型庫侖散射公式具有確定能量的一

粒子均勻入射，研究散射

粒子的角分布瞄準距離散射角粒子反射2、盧瑟福散射公式大角度散射：只要考慮

粒子與原子核的相互作用有心力作用，粒子對原點〔原子核〕的角動量守恒在y方向動量的改變兩式相乘

散射角與瞄準距離的關(guān)系：庫侖散射公式：瞄準距離在b和b-db間的入射α粒子束，都被散射到θ與θ+dθ間的立體角內(nèi)〔空心圓錐立體角〕Rutherford散射公式〔大量α粒子對大量靶原子的散射〕瞄向dσ的α粒子都被散射到dΩ立體角內(nèi)，而dσ是一個原子核周圍的圓環(huán)的面積，瞄向dσ的α粒子越多，被散射到dΩ立體角內(nèi)的α粒子越多，在入射的α粒子密度不變的情況下，dσ越大，被散射到dΩ立體角內(nèi)的α粒子越多，即每一個α粒子被散射到dΩ立體角內(nèi)幾率越大。dσ被稱為有效散射截面，或微分截面。Rutherford公式：關(guān)于小角散射的問題原因：小角散射對應(yīng)于較大的瞄準距離b；此時入射的粒子距核較遠，在粒子與核之間有電子，而電子所帶的電荷對核的電場有屏蔽作用，即粒子所感受到的有效電場要小。Rutherford散射公式中的核電荷數(shù)Z應(yīng)當(dāng)以有效核電荷數(shù)代替。靶原子之間不再互不遮蔽，小角度散射必定是屢次散射的結(jié)果。忽略電子屏蔽作用，對小角度散射不適用盧瑟福公式假設(shè)某固體元素的原子是球狀的，半徑為r米，原子之間是緊密地堆積在一起的。假設(shè)該元素的原子量為A，那么1mol該原子的質(zhì)量為A克，假設(shè)這種原子的質(zhì)量密度為,那么A克原子的總體積為，一個原子占的有體積為，即所以原子的半徑，依此可以算出不同原子的半徑，如下表所示：3.原子的大小估計：元素原子量質(zhì)量密度原子半徑Li70.70.16Al272.70.16Cu638.90.14S322.070.18Pb20711.340.19不同原子的半徑4．原子核大小的估計盧瑟福公式成立條件盧瑟福公式成立前提下，愈大，估計愈準確。rm：α粒子可以到達的與核的最小距離由能量守恒及角動量守恒α粒子散射實驗否認了湯姆遜的原子模