原子的核式结构模型课件学习资料

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1、原子原子(yunz)(yunz)的核式结的核式结构模型构模型第一页，共34页。电子是原子的组成部分，由于电子是带负电的，而原子又是中性的，因此推断出原子中还电子是原子的组成部分，由于电子是带负电的，而原子又是中性的，因此推断出原子中还有带正电的物质，几乎有带正电的物质，几乎(jh)占有原子的全部质量。占有原子的全部质量。me=9.10910-31Kge=1.60210-19C历史历史(lsh)回顾回顾J.J.汤姆孙，汤姆孙，1857-1940，英国物理学，英国物理学家，电子的发现者。家，电子的发现者。因通过气体电传导性的研究，测出因通过气体电传导性的研究，测出电子的电荷与质量电子的电荷与质量(

2、zhling)的比的比值，值，1906年获诺贝尔物理学奖。年获诺贝尔物理学奖。思考：那么，这两思考：那么，这两种物质是怎样构成种物质是怎样构成原子的呢？原子的呢？第二页，共34页。电子(dinz)正电荷原子是一个球体，里面充满了均匀原子是一个球体，里面充满了均匀分布的带正电的流体，电子镶嵌分布的带正电的流体，电子镶嵌(xingqin)(xingqin)在正电荷液体中，就在正电荷液体中，就象枣点缀在一块蛋糕里一样，所以象枣点缀在一块蛋糕里一样，所以又被人们称为又被人们称为“枣糕模型枣糕模型”。电子等间隔地排列在与正电球同心电子等间隔地排列在与正电球同心的圆周上，并以一定的速度做圆周的圆周上，并以

3、一定的速度做圆周运动从而发出电磁辐射，原子光谱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辐射频率。所反映的就是这些电子的辐射频率。一一.汤姆孙的原子汤姆孙的原子(yunz)模型模型第三页，共34页。以汤姆孙为首的英国剑桥学派，在原子物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，使欧洲大理学上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陆上的物理学家都拜倒在他们的脚下(jioxi)。他的学生卢瑟福也接受了汤。他的学生卢瑟福也接受了汤姆孙的原子模型，姆孙的原子模型，1909年卢瑟福建议其学年卢瑟福建议其学生兼助手盖革和罗斯顿用生兼助手盖革和罗斯顿用粒

4、子轰击金箔粒子轰击金箔去验证汤姆孙原子模型。去验证汤姆孙原子模型。让我们让我们(wmen)来认识一下卢来认识一下卢瑟福吧！瑟福吧！从经典物理学的角度看，汤姆孙的模型是很成功的。解释原子是电中性的，电子在原子里是怎样(znyng)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厘米。第四页，共34页。1895年在新西兰大学年在新西兰大学(dxu)毕业后，获得英毕业后，获得英国剑桥大学国剑桥大学(dxu)的奖学金进入卡文迪许实的奖学金进入卡文迪许实验室，成为汤姆孙的研究生。提出原子结构的验室，成为汤姆孙的研究生。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。核式模型，为原子

5、结构的研究做出很大的贡献。1898年，在汤姆孙的推荐下，担任加拿大麦吉年，在汤姆孙的推荐下，担任加拿大麦吉尔大学尔大学(dxu)的物理教授。的物理教授。1907年返回英国出任曼彻斯特大学年返回英国出任曼彻斯特大学(dxu)的的物理系主任。物理系主任。1919年接替退休的汤姆孙，担任卡文迪许实验年接替退休的汤姆孙，担任卡文迪许实验室主任。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年受封年受封为纳尔逊男爵。为纳尔逊男爵。1937年年10月月19日因病在剑桥逝世，与牛顿和法日因病在剑桥逝世，与牛顿和法拉第并排安葬，享年拉第并排安葬，享年66岁。岁。欧内斯特欧内斯特卢

6、瑟福卢瑟福1871年年8月月30日生于新西兰纳尔日生于新西兰纳尔逊的一个手工业工人家庭。并逊的一个手工业工人家庭。并在新西兰长大。他进入新西兰在新西兰长大。他进入新西兰的坎特伯雷学院的坎特伯雷学院(xuyun)学习。学习。23岁时获得了三个学位（文学岁时获得了三个学位（文学学士、文学硕士、理学学士）。学士、文学硕士、理学学士）。第五页，共34页。科学成就科学成就1、他关于放射性的研究确、他关于放射性的研究确立了放射性是发自原子内部立了放射性是发自原子内部的变化。为开辟原子物理学的变化。为开辟原子物理学做了开创性的工作。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粒子散射试验

7、现象提出粒子散射试验现象提出(tch)原子核式结构模型。把原子核式结构模型。把原子结构的研究引上了正确原子结构的研究引上了正确的轨道，被誉为原子物理学的轨道，被誉为原子物理学之父。之父。3、1919年，卢瑟福做了年，卢瑟福做了用用粒子轰击氮核的实验，从粒子轰击氮核的实验，从而发现了质子。而发现了质子。4、用粒子或、用粒子或射线轰击原射线轰击原子核来引起核反应实现人工子核来引起核反应实现人工核反应，成为人们研究原子核反应，成为人们研究原子核和应用核技术的重要手段。核和应用核技术的重要手段。第六页，共34页。桃李满天下桃李满天下在卢瑟福的悉心培养下，他的在卢瑟福的悉心培养下，他的学生和助手学生和助

8、手(zhshu)有多人有多人获得了诺贝尔奖金：获得了诺贝尔奖金：1921年，卢瑟福的助手年，卢瑟福的助手(zhshu)索迪获诺贝尔化学索迪获诺贝尔化学奖；奖；1922年，卢瑟福的学生阿斯顿年，卢瑟福的学生阿斯顿获诺贝尔化学奖；获诺贝尔化学奖；1922年，卢瑟福的学生玻尔获年，卢瑟福的学生玻尔获诺贝尔物理奖；诺贝尔物理奖；1927年，卢瑟福的助手年，卢瑟福的助手(zhshu)威尔逊获诺贝尔物威尔逊获诺贝尔物理奖；理奖；1935年，卢瑟福的学生查德威年，卢瑟福的学生查德威克获诺贝尔物理奖；克获诺贝尔物理奖；1948年，卢瑟福的助手年，卢瑟福的助手(zhshu)布莱克特获诺贝尔布莱克特获诺贝尔物理奖

9、；物理奖；1951年，卢瑟福的学生科克拉年，卢瑟福的学生科克拉夫特和瓦耳顿，共同夫特和瓦耳顿，共同获得诺获得诺贝尔物理奖；贝尔物理奖；1978年，卢瑟福的学生卡皮茨年，卢瑟福的学生卡皮茨获诺贝尔物理奖。获诺贝尔物理奖。第七页，共34页。二二.粒子粒子(lz)散散射实验射实验1.1.实验实验(shyn)(shyn)装置装置放射源放射源放射源放射源放射性元放射性元放射性元放射性元素钋（素钋（素钋（素钋（PoPo）放出）放出）放出）放出 粒粒粒粒子，子，子，子，粒子粒子粒子粒子是氦是氦是氦是氦核，带核，带核，带核，带2e2e正电荷，质正电荷，质正电荷，质正电荷，质量是氢原子的量是氢原子的量是氢原子的

10、量是氢原子的4 4倍，倍，倍，倍，具有较大的动能。具有较大的动能。具有较大的动能。具有较大的动能。金箔金箔金箔金箔作为作为作为作为(zuwi)(zuwi)靶子，厚靶子，厚靶子，厚靶子，厚度度度度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 金原子。金原子。金原子。金原子。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。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微通过显微通过显微通过显微镜观察闪光，且可镜观察闪光，且可镜观察闪光，且可镜观察闪光，且可360360转动观察不同角转动观察不同角转动观察不同角转

11、动观察不同角度度度度 粒子的到达情况。粒子的到达情况。粒子的到达情况。粒子的到达情况。第八页，共34页。思考：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，用粒子粒子(lz)轰击原子应得到怎样的结果轰击原子应得到怎样的结果？根据汤姆生模型计算的结根据汤姆生模型计算的结果：电子质量很小，对果：电子质量很小，对粒子的运动粒子的运动(yndng)方方向不会发生明显影响；由向不会发生明显影响；由于正电荷均匀分布，于正电荷均匀分布，粒粒子所受库仑力也很小，故子所受库仑力也很小，故粒子偏转角度不会很大粒子偏转角度不会很大第九页，共34页。第十页

12、，共34页。第十一页，共34页。第十二页，共34页。第十三页，共34页。第十四页，共34页。二二.粒子粒子(lz)散散射实验射实验2.实验实验(shyn)现象现象绝大多数绝大多数粒子穿过金粒子穿过金箔后仍沿原来方向前进，箔后仍沿原来方向前进，少数少数粒子（约占粒子（约占8000分之一）发生了较大的分之一）发生了较大的偏转，偏转，极少数极少数粒子的偏转超粒子的偏转超过了过了90，有的甚至几，有的甚至几乎乎(jh)被撞了回来。被撞了回来。第十五页，共34页。二二.粒子散射粒子散射(snsh)实验实验卢瑟福根据他的导师汤姆生模型计算的结果：卢瑟福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

13、质量很小，对粒子的运动方向不会发生明显影响；由于粒子的运动方向不会发生明显影响；由于正电荷均匀分布，正电荷均匀分布，粒子所受库仑力也很小，散射角不超过零粒子所受库仑力也很小，散射角不超过零点几度，发生大角度点几度，发生大角度(jiod)偏转的几率几乎是零偏转的几率几乎是零实验结果与之前预测完全不一致，所实验结果与之前预测完全不一致，所以原子结构模型以原子结构模型(mxng)必须重新构必须重新构思思!实验结果却是有八千分之一的粒子发生了大角度实验结果却是有八千分之一的粒子发生了大角度偏转偏转！3.实验分析实验分析第十六页，共34页。卢瑟福思考卢瑟福思考(sko)1 1微米厚的金箔微米厚的金箔(j

14、nb)(jnb)内含内含30003000层原子层，绝大多数层原子层，绝大多数粒子穿过粒子穿过金箔金箔(jnb)(jnb)仍沿原方向前进说仍沿原方向前进说明什么？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？第十七页，共34页。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.带负电的电子带负电的电子(dinz)在核外空间绕着核旋转在核外空间绕着核旋转三三.原子原子(yunz)的核式结构的提出的核式结构的提出1.原子原子(

15、yunz)的核式结构模的核式结构模型型第十八页，共34页。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的原子核。电的原子核。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(jiod)的的库库仑仑斥斥力力，才才会会发发生生大角度的偏转大角度的偏转。三三.原子原子(yunz)的核式结构的提出的核式结构的提出2.对对粒子散射粒子散射(s

16、nsh)实验实验现象解释现象解释第十九页，共34页。原子核的组成原子核的组成 1919年，卢瑟福用粒子轰击(hngj)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(zhz)中子(zhngz)核子质子数电荷数第二十页，共34页。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，可以推算出各种实验数据，可以推算出各种(zhn)(zhn)元元素原子核的电荷数，还可以估计出原子核素原子核的电荷数，还可以估计出原子核的大小。的大小。（1 1）原子的半径约为）原子的半径约为10-10m10-10m、原子核半径、原子

17、核半径约是约是10-15m10-15m，原子核的体积只占原子的体，原子核的体积只占原子的体积的万亿分之一。积的万亿分之一。（2 2）原子核所带正电荷数与核外电子数以）原子核所带正电荷数与核外电子数以及该元素在周期表内的原子序数相等。及该元素在周期表内的原子序数相等。四四.原子核的电荷原子核的电荷(dinh)(dinh)与尺度与尺度第二十一页，共34页。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，举一个简单(jindn)(jindn)的例子：露珠和体育场的例子：露珠和体育场体育场体育场原子原子(yun(yunz)z)原子核原子核四

18、四.原子核的电荷原子核的电荷(dinh)(dinh)与尺度与尺度第二十二页，共34页。成功解释了成功解释了粒子散射实验粒子散射实验,为人类认识为人类认识(rnshi)原子结构增添了光辉的一页。原子结构增添了光辉的一页。正确地回答了原子正确地回答了原子(yunz)的组的组成问题；成问题；【卢瑟福有核原子【卢瑟福有核原子(yunz)模型的优模型的优越性】越性】第二十三页，共34页。【但是】人们很快意识到卢瑟夫的有核模型【但是】人们很快意识到卢瑟夫的有核模型(mxng)(mxng)同同经典力学有很大的矛盾经典力学有很大的矛盾:(1)按照经典力学，核外电子绕核运转，应辐射电磁波，因按照经典力学，核外电

19、子绕核运转，应辐射电磁波，因此电子会丧失能量逐渐此电子会丧失能量逐渐(zhjin)落向原子核，因此原子不落向原子核，因此原子不稳定。稳定。(2)按经典力学按经典力学(jndinlxu)，电子绕核运转，应辐射，电子绕核运转，应辐射连续的电磁波，因此连续的电磁波，因此原子光谱是连续的。原子光谱是连续的。这些矛盾导致了玻尔原子模型的提出。这些矛盾导致了玻尔原子模型的提出。实际上原子很稳定实际上原子很稳定实际上原子光谱是线状的（不连续）实际上原子光谱是线状的（不连续）第二十四页，共34页。玻尔原子玻尔原子(yunz)模型：已踏在量子力学的门坎模型：已踏在量子力学的门坎1913年年,玻尔对核外电子大胆地

20、提出了具有玻尔对核外电子大胆地提出了具有(jyu)历史意历史意义的三点假设义的三点假设:(1)电子电子(dinz)绕核圆周运动，但不辐射电磁波。绕核圆周运动，但不辐射电磁波。(2)电子只在一些特定的轨道上运动。电子只在一些特定的轨道上运动。(3)只有当电子从一个稳定轨道跃迁到另一个只有当电子从一个稳定轨道跃迁到另一个稳定轨道上时，才释放或吸收光子稳定轨道上时，才释放或吸收光子。获获1922年年诺贝尔物理学奖诺贝尔物理学奖对原子结构、原子辐射的研究对原子结构、原子辐射的研究第二十五页，共34页。但是，玻尔理论毕竟只是但是，玻尔理论毕竟只是(zhsh)经典力学与量子物理经典力学与量子物理的混合物，

21、其理论本身存在固有的内在矛盾，这种矛盾在的混合物，其理论本身存在固有的内在矛盾，这种矛盾在日新月异的实验物理和理论物理中暴露无遗，日新月异的实验物理和理论物理中暴露无遗，终于在十几终于在十几年之后让位于新的量子论量子力学。年之后让位于新的量子论量子力学。1914年，年，佛兰克和赫兹用实验测定了电子从原子佛兰克和赫兹用实验测定了电子从原子中电离出来所需的能量，从而直截了当地证实了玻尔中电离出来所需的能量，从而直截了当地证实了玻尔的基本的基本(jbn)设想。设想。第二十六页，共34页。1.粒子散射粒子散射(snsh)实验装置、现象、实验装置、现象、意义意义 2卢瑟福原子核式结构模型卢瑟福原子核式结

22、构模型 3原子核与原子大小的数量级原子核与原子大小的数量级课堂课堂(ktng)小结小结你掌握你掌握(zhngw)了吗了吗？第二十七页，共34页。课堂练习：课堂练习：1 1、提出、提出(t ch)(t ch)原子核式结构模型的科学家是原子核式结构模型的科学家是（）A A、汤姆孙、汤姆孙 B B、法拉第、法拉第 C C、卢瑟福、卢瑟福 D D、奥斯特、奥斯特 C C第二十八页，共34页。2.在用在用粒子粒子(lz)轰击金箔的实验中，卢瑟福观轰击金箔的实验中，卢瑟福观察到的察到的粒子粒子(lz)的运动情况是（的运动情况是（）A、全部、全部粒子粒子(lz)穿过金属箔后仍按原来的穿过金属箔后仍按原来的方

23、向前进方向前进B、绝大多数、绝大多数粒子粒子(lz)穿过金属箔后仍按原穿过金属箔后仍按原来的方向前进，少数发生较大偏转，极少数甚至来的方向前进，少数发生较大偏转，极少数甚至被弹回被弹回C、少数、少数粒子粒子(lz)穿过金属箔后仍按原来的穿过金属箔后仍按原来的方向前进，绝大多数发生较大偏转，甚至被弹回方向前进，绝大多数发生较大偏转，甚至被弹回D、全部、全部粒子粒子(lz)都发生很大偏转都发生很大偏转B第二十九页，共34页。3、卢瑟福、卢瑟福粒子散射实验的结果（粒子散射实验的结果（）A、证明了质子的存在、证明了质子的存在B、证明了原子核是由质子和中子组成的、证明了原子核是由质子和中子组成的C、说明

24、原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中、说明原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核上在一个很小的核上D、说明原子的电子只能、说明原子的电子只能(zhnn)在某些不连续的在某些不连续的轨道上运动轨道上运动C第三十页，共34页。4、当、当粒子被重核散射粒子被重核散射(snsh)时，如图所时，如图所示的运动轨迹哪些是不可能存在的（示的运动轨迹哪些是不可能存在的（）BC第三十一页，共34页。5在在粒子散射粒子散射(snsh)实验中，没有考虑实验中，没有考虑粒子跟电粒子跟电子的碰撞，其原因是（子的碰撞，其原因是（）A粒子不跟电子发生相互作用粒子不跟电子发生相互作用B粒子跟电子相碰时，损失的能量

25、极少，可忽略粒子跟电子相碰时，损失的能量极少，可忽略C电子的体积很小，电子的体积很小，粒子不会跟电子相碰粒子不会跟电子相碰D由于电子是均匀分布的，由于电子是均匀分布的，粒子所受电子作用的合粒子所受电子作用的合力为零力为零B第三十二页，共34页。6 6、卢瑟福原子核式结构理论的主要、卢瑟福原子核式结构理论的主要(zhyo)(zhyo)内内容有（容有（）A A、原子的中心有个核，叫做原子核、原子的中心有个核，叫做原子核 B B、原子的正负电荷都均匀分布在整个原子中、原子的正负电荷都均匀分布在整个原子中 C C、原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中、原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里在原

26、子核里 D D、带负电的电子在核外绕核旋转、带负电的电子在核外绕核旋转ACD第三十三页，共34页。7 7、（、（9797全国）在卢瑟福的全国）在卢瑟福的 粒子散射实验中，粒子散射实验中，有少数有少数(shosh)(shosh)粒子发生大角度偏转，其原粒子发生大角度偏转，其原因是（因是（）A A、原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很、原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上小的核上 B B、正电荷在原子中是均匀分布的、正电荷在原子中是均匀分布的 C C、原子中存在着带负电的电子、原子中存在着带负电的电子 D D、原子只能处于一系列不连续的能量状态中、原子只能处于一系列不连续的能量状态中第三十四页，共34页。