原子核式结构
原子与原子核——知识介绍
原子和原子核 ——知识介绍一．原子结构（一）原子的核式结构人们认识原子有复杂结构是从1897年汤姆生发现电子开始的。
汤姆生通过研究对阴极射线的分析发现了电子，从而知道，电子是原子的组成部分，为了保持原子的电中性，除了带负电的电子外，还必须有等量的正电荷。
因此汤姆生提出了“葡萄干面包”模型：正电荷部分连续分布于整个原子，电子镶在其中。
1909年卢瑟福在α粒子散射实验中，以α粒子轰击重金属箔发现：大多数α粒子穿过薄膜后的散射角很小，但还有八千分之一的α粒子，散射角超过了900，有些甚至被弹回来，散射角几乎达到1800。
1911年卢瑟福提出了原子核式结构模型：在原子的中心有一个很小的核称为原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间绕核高速旋转。
从α粒子散射实验的数据可以估计出原子核的大小约为10-15——10-14米，原子半径大约为10-10米。
原子核式结构模型较好的解释了α粒子散射实验现象，也说明了汤姆生的“葡萄干面包”模型是错误的。
（二）玻尔的氢原子理论1．1．巴耳末公式1885年，瑞士物理学家巴耳末首先发现氢原子光谱中可见光区的四条谱线的波长，可用一经验公式来表示：)121(122n R -=λ n =3，4，5……式中λ为波长，R =×10 7米-1称为里德伯恒量，上式称为巴耳末公式。
2．2．里德伯公式1889年，里德伯发现氢原子光谱德所有谱线波长可用一个普通的经验公式表示出来：)11(122n m R -=λ式中n=m+1，m+2，m+3……，上式称为里德伯公式。
对于每一个m ，上式可构成一个光谱系： m=1，n=2，3，4……赖曼系（紫外区）m=2，n=3，4，5……巴尔末系（可见光区）m=3，n=4，5，6……帕邢系（红外区）m=4，n=5，6，7……布喇开系（远红外区）3．3．玻尔的氢原子理论卢瑟福的原子核式结构模型能成功地解释α粒子散射实验，但无法解释原子的稳定性和原子光谱是明线光谱等问题。
《原子的核式结构》 作业设计方案
《原子的核式结构》作业设计方案一、作业目标1、帮助学生理解原子的核式结构模型的基本概念和特点。
2、培养学生运用核式结构模型解释原子现象的能力。
3、强化学生对微观世界物质结构的科学思维和探究精神。
二、作业内容1、知识回顾（1）让学生简述汤姆孙的原子模型，并指出其局限性。
（2）提问学生α粒子散射实验的现象和结论。
2、概念理解（1）画出原子的核式结构模型示意图，并标注原子核和电子的位置、大小比例关系。
（2）解释为什么原子核带正电，而电子带负电。
3、计算练习（1）已知某种原子的原子核半径为 10^－15 米，电子在离核 10^－10 米处运动，计算电子受到原子核的库仑力大小。
（2）若原子核所带电荷量为＋Ze，电子所带电荷量为 e，计算原子核与电子之间的电势能。
4、应用拓展（1）解释为什么原子通常呈电中性。
（2）探讨当原子失去或得到电子时，原子的核式结构会发生怎样的变化。
5、实验设计（1）假设你要通过实验验证原子的核式结构，设计一个简单的实验方案，并说明实验原理和预期结果。
（2）思考在实际操作中可能会遇到哪些困难，以及如何解决这些困难。
三、作业形式1、书面作业（1）完成上述的概念理解、计算练习和应用拓展部分的题目，要求书写工整、步骤清晰。
（2）撰写一篇关于原子的核式结构对现代科学发展影响的短文，字数不少于 500 字。
2、实践作业（1）利用身边的材料（如小球、丝线等）制作一个简单的原子模型，拍照并附上简短的说明。
（2）以小组为单位，进行关于原子的核式结构的讨论，并记录讨论过程和结果，形成报告。
四、作业时间安排1、书面作业安排在课后两天内完成，预计花费时间约 90 分钟。
2、实践作业在一周内完成，其中制作模型预计花费时间 60 分钟，小组讨论和报告撰写预计花费时间 120 分钟。
五、作业评价1、书面作业（1）对概念理解和计算练习部分，根据答案的准确性和步骤的完整性进行评分。
（2）短文部分主要评价学生对核式结构与现代科学发展关系的理解深度、逻辑清晰度和语言表达能力。
原子核式结构模型
原子核式结构模型
1 什么是原子核式结构模型
原子核式结构模型是指以原子核为中心，以其结构核素为外围组成的一种模型，是现代物理学提出的一种量子力学模型。
根据这种模型，原子核由质子和中子构成，其外围有质子、中子和费米子存在，使原子核具有特殊的结构。
2 原子核式结构模型的特点
1、核子的发明：今年是发现原子核的百年纪念，由爱因斯坦和玻尔在1905年提出核子模型，只有由正质子、负质子和中子组成。
2、结构特性：原子核由核子和核质子共同构成，核子质量极小，要比中子大2000倍以上，构成原子核的核质子的构成数量为其质量的比例，有的原子核还带有中性的费米子。
3、区别：原子核式结构模型与物理学里的分子模型完全不同，分子模型是以分子的中心的分子键为中心的，原子核式结构模型是以原子核的结构核素构成一个完整的模型。
3 原子核式结构模型的应用
原子核模型对物理学、化学、核物理学等多领域有重大影响，它可以解释原子中核子的形成、核素的变异等现象，为大规模原子核研究奠定了坚实的理论基础。
此外，它还可以用来解释原子构型的形成
以及其价态间的相互作用等，广泛应用于原子核反应和量子表现、原子与微粒子的测定等。
第一章 原子的核式结构
质量最轻的氢原子：1.673×10-27kg
原子质量的数量级：10-27kg——10-25kg 原子的半径－ 10-1０ m（0.1nm）
二、 汤姆逊原子模型－布丁模型 1903年英国科学家汤姆逊提出 “葡萄干蛋糕 ”式原子模型或称为“西瓜”模型－原子中正电 荷和质量均匀分布在原子大小的弹性实心球内， 电子就象西瓜里的瓜子那样嵌在这个球内。
一
盖革－马斯顿实验
实验结果：大多数散射角很小，约1/8000散射大于90°； 极个别的散射角等于180°。
这是我一生中从未有过的最难以置信的事件，它的难以置信好比你 对一张白纸射出一发15英寸的炮弹，结果却被顶了回来打在自己身 上－卢瑟福的话
二
汤姆逊模型的困难
近似 1 ：粒子散射受电子的影响忽略不 计，只须考虑原子中带正电而质量大的 部分对粒子的影响。 近似2：只受库仑力的作用。 当r>R时，原子受的库仑斥力为：
p 最大散射角： tg p 4Ze 2 4Ze 2 4 2 ~ 10 4 0 R发生 , 散射角大于 3° 的 比 1% 少 得 多 ； 散 射 角 大 于 90° 的 约 为 10-3500. 必须重新寻找原子的结构模型。 困难：作用力F太小，不能发生大角散射。 解决方法：减少带正电部分的半径R，使作用力增大。
F 1 4 0 2Ze 2 r2
2 2 Ze 当r<R时，原子受的库仑斥力为： F r 3 4 0 R 2 1 2 Ze 当r=R时，原子受的库仑斥力最大： Fmax 4 0 R 2
1
4Ze 2 粒子受原子作用后动量发生变化：p Fmax t 4 0 RV
三
卢瑟福的核式模型
原子序数为 Z的原子的中心 ,有一 个带正电荷的核 ( 原子核 ),它所带的 正电量 Ze , 它的体积极小但质量很 大 , 几乎等于整个原子的质量 , 正常 情况下核外有 Z 个电子围绕它运动。 定性地解释：由于原子核很小，绝大部分粒 子并不能瞄准原子核入射，而只是从原子核 周围穿过，所以原子核的作用力仍然不大， 因此偏转也很小，也有少数粒子有可能从原 子核附近通过，这时，r较小，受的作用力较 大，就会有较大的偏转，而极少数正对原子 核入射的 粒子，由于 r 很小，受的作用力很 大，就有可能反弹回来。所以卢瑟福的核式 结构模型能定性地解释α 粒子散射实验。
卢瑟福的原子核式结构模型
卢瑟福的原子核式结构模型
卢瑟福的原子核式结构模型是20世纪初物理学研究的重要成果之一。
这一模型通过实验证明了原子不是一个均质的球体，而是由一个小而重的原子核和围绕它旋转的电子构成。
此模型的提出，对于人们理解原子结构的本质具有重要意义。
卢瑟福实验的基本原理是，通过将一个α粒子（即带有两个质子和两个中子的氦原子核）轰击到一个金箔上，通过观察α粒子的散射方向来确定原子的结构。
实验结果表明，大部分的粒子通过金箔而不受到偏转，但有一部分粒子受到了较大的偏转。
这表明原子中存在着一个小而重的原子核，而电子则围绕在原子核周围。
卢瑟福模型的核心思想是，原子结构由一个小而重的原子核和围绕其运动的电子构成。
原子核包含质子和中子，质子带有正电荷，中子不带电。
电子则带有负电荷。
原子核的大小约为10^-15米，而整个原子的大小约为10^-10米。
卢瑟福模型对于人们理解化学反应、放射性衰变等现象具有重要意义。
例如，核反应是指原子核之间的反应，而非电子之间的反应。
放射性衰变也是指原子核的变化，而非电子的变化。
此外，原子核式结构模型也为原子核物理学和核能技术的发展提供了重要的理论基础。
卢瑟福的原子核式结构模型是一项重要的物理学成果，它通过实验证明了原子结构由一个小而重的原子核和围绕其运动的电子构成。
这一模型对于人们理解化学反应、放射性衰变等现象具有重要意义。
原子核式结构模型卢瑟福
原子核式结构模型卢瑟福原子核式结构模型卢瑟福引言原子核式结构模型是科学家卢瑟福在1911年提出的，它为人们理解原子的内部结构提供了重要的线索。
本文将从实验原理、实验过程、实验结果和结论等方面详细介绍卢瑟福的原子核式结构模型。
一、实验原理1.1 原子核和电子在学习卢瑟福原子核式结构模型之前，我们需要先了解什么是原子核和电子。
原子核是由质子和中子组成的，质量大约为电子质量的2000倍，而电子则是带有负电荷的基本粒子。
1.2 α粒子α粒子是一种带有正电荷的粒子，由两个质子和两个中性粒子组成。
它具有高速运动能力，并能穿透物体。
1.3 散射现象散射现象指入射粒子与目标物质发生碰撞后改变方向或速度的现象。
散射角度越大，则入射粒子与目标物质之间相互作用越小。
二、实验过程2.1 实验装置卢瑟福使用了一台放射性源、一块金箔和一个探测器的实验装置。
放射性源发出α粒子，经过金箔后被探测器接收。
2.2 实验步骤卢瑟福将α粒子从放射源中释放出来，让它们穿过金箔，并在探测器上进行检测。
他还记录了散射角度和散射粒子数目等数据。
2.3 实验结果卢瑟福的实验结果表明，大多数α粒子穿过金箔而不受到任何影响。
然而，一小部分α粒子发生了强烈的偏转或反弹。
三、实验结果分析3.1 结果解释卢瑟福根据实验结果推断，原子核在原子中的体积非常小，只占整个原子体积的很小一部分。
这是因为大多数α粒子能够穿透金箔并被探测器接收。
3.2 原子核式结构模型基于他的实验结果，卢瑟福提出了原子核式结构模型。
该模型认为原子由一个带正电荷的核和围绕核运动的带负电荷的电子组成。
原子核的大小非常小，但它却包含了原子中大部分的质量。
四、结论卢瑟福的原子核式结构模型为人们理解原子内部结构提供了重要线索。
它揭示了核和电子之间相互作用的基本规律，对后来的原子理论研究产生了深远影响。
原子核式结构模型
原子核式结构模型原子核是原子的核心部分，由质子和中子组成。
原子核的结构可以使用原子核式结构模型来描述。
该模型最早由曼谷教授鲁特福德于1911年提出，通过实验验证得到了广泛认可。
本文将详细介绍原子核式结构模型及其主要特点。
原子核式结构模型的核心概念是原子核的存在和构成方式。
根据实验结果，鲁特福德提出了原子核中心存在着正电荷和质量集中的核，质子和中子是核的基本组成部分。
质子带有正电荷，中子没有电荷，两者的质量几乎相等。
原子核的直径约为10^-15米，而整个原子的直径约为10^-10米，原子核占据原子体积只有极小的比例。
在原子核式结构模型中，原子核由质子和中子组成。
质子和中子存在于核的特定位置，形成一个紧密排列的结构。
质子和中子通过强相互作用力紧紧地束缚在一起，使得原子核保持了相对稳定的结构。
质子和中子的数量决定了原子核的质量数，在同位素中，质子数相同而质量数不同的原子核被称为同位素。
原子核的正电荷主要来自于质子，而质子数量决定了原子核的电荷数。
原子核的电荷数和质量数不同构成了不同元素的原子核，以及同位素的不同核。
原子的核电荷数决定了原子的化学性质，是元素之间发生化学反应的重要因素。
由于原子核的直径极小，通过实验观察原子核结构是非常困难的。
鲁特福德利用了阿尔法粒子散射实验，发现阿尔法粒子在经过薄金属膜时会被散射。
根据散射角的测量结果，鲁特福德得出了原子核式结构模型。
通过计算散射粒子的运动和能量，他得出了原子核的直径和正电荷的分布情况。
原子核式结构模型的主要特点是原子核中心存在着具有正电荷和质量集中的核，质子和中子是原子核的基本组成部分。
原子核质量数通过质子和中子的数量决定，而电荷数通过质子的数量决定。
原子核的直径约为10^-15米，是原子体积的一小部分。
原子核通过强相互作用力将质子和中子紧密地束缚在一起，保持着相对稳定的结构。
总结起来，原子核式结构模型是对原子核的结构和构成方式的描述。
它通过实验证据得到了广泛认可，成为了解释原子核性质和行为的重要模型。
原子核式结构模型
原子核式结构模型原子核式结构模型是一种描述原子内部结构的模型，它将原子的中心部分称为原子核，核外电子以云状分布在原子核周围。
该模型由英国的物理学家Rutherford于1911年提出，他通过一系列的金箔散射实验得出了这一结构模型。
在Rutherford的实验中，他使用了一个金箔和一个细小的放射性源，将放射性源发射出的α粒子射向金箔。
他观察到，射向金箔的大部分α粒子直接穿过金箔而没有发生任何偏转，但也有少数α粒子发生了较大角度的散射。
这个实验结果对于当时普遍认为原子是一个均匀分布的物质，或是由电子与正电荷均匀分布的"杏仁布丁模型"提出了挑战。
根据实验结果，Rutherford提出了原子核式结构模型：1.大部分的α粒子直接穿过金箔而没有发生偏转，说明原子内有一个非常小而且带有正电荷的核心，这个核心所占据的体积与整个原子相比非常小。
2.少数的α粒子发生了较大角度的散射，说明原子核带有正电荷，并且具有较高的密度。
3.原子核中带有正电荷，质量相对较大的粒子，这些粒子被称为质子。
4.原子核中可能还存在中性的、质量相对较大的粒子，这些粒子被称为中子。
这个假设后来得到了实验证实。
5.核外电子以一种云状的分布环绕在原子核周围，构成了原子的外部结构。
然而，原子核式结构模型仍然存在着一些问题和局限性。
例如，它无法解释电子如何在原子核附近运动，以及原子中质子和电子如何保持静止的平衡。
因此，在20世纪初，科学家们开始发展量子力学的理论来更加全面地描述原子内部结构。
总的来说，原子核式结构模型是一个革命性的模型，它的提出对原子结构的认识产生了重大影响。
虽然它的一个重要局限是无法解释质子和电子之间的平衡，但它为后来量子力学的发展奠定了基础，为我们更好地理解原子内部结构提供了关键性的启示。
原子核式结构
原子核式结构1. 引言原子核式结构是指原子中心的原子核和围绕原子核运动的电子之间的空间排布和相互作用关系。
原子核式结构的研究对于理解原子的基本性质和化学行为具有重要意义。
本文将介绍原子核的组成、结构和特性，以及电子的排布和相互作用等相关内容。
2. 原子核的组成原子核是原子的核心部分，具有正电荷，通常由质子和中子组成。
质子具有正电荷，中子不带电荷。
根据原子的元素，原子核中质子的数量决定了原子的原子序数，即元素的周期表中的位置。
例如，氢原子核只有一个质子，因此其原子序数为1，而氦原子核有两个质子，原子序数为2。
3. 原子核的结构原子核内的质子和中子通过强相互作用力相互维持在一起。
质子之间的电磁相互作用力会导致相互排斥，但强相互作用力可以克服这种排斥力，使得原子核能够稳定存在。
原子核的稳定性取决于质子和中子的数量以及它们之间的相互作用关系。
原子核的大小通常用原子的半径来表示。
原子核的直径非常小，通常约为原子直径的10,000倍。
原子核内的质子和中子被称为核子，核子本身也是由更小的粒子构成的。
质子和中子属于重子，而重子又是由夸克组成的。
4. 原子核的特性原子核具有以下几个重要的特性：•质量数（A）：原子核中质子和中子的总数。
•原子序数（Z）：原子核中质子的数量，决定元素的化学性质和在周期表中的位置。
•中子数（N）：原子核中中子的数量，决定原子核的稳定性。
•核电荷数（Q）：原子核中的总电荷，等于质子数减去电子数。
5. 原子核式结构的调整原子核式结构可以通过核反应进行调整。
核反应是指原子核中的质子和中子发生物理变化的过程。
核反应可以导致放射性衰变、核聚变和核裂变等。
核反应可以改变原子核的质量数和原子序数，从而改变元素的性质。
核反应在核能的利用和核武器的制造中起着重要的作用。
6. 电子的排布和相互作用在原子核周围运动的电子决定了原子的化学性质。
电子的排布和相互作用关系受到量子力学的描述，并由一系列的量子数和轨道来表示。
原子的核式结构模型
描述微观粒子运动的基本方程， 用于求解原子中电子的波函数和
能量。
原子轨道
由量子力学计算得出的电子在原子 中的概率分布区域，决定了元素的 化学性质。
自旋和磁矩
电子自旋和轨道运动产生的磁矩是 原子磁性的来源。
多电子原子中电子排布规律研究进展
泡利原理
确定每个电子状态的独特性，保证电子排布的稳 定性。
原子中心有一个带正电的原子核，电子绕核旋转。该模型预测了α粒子散射实 验的结果，即大多数α粒子穿过原子时不受影响，少数α粒子受到大角度偏转， 极少数α粒子被反弹回来。
实验结果与预测一致
α粒子散射实验结果与卢瑟福的核式结构模型预测相符，从而验证了该模型的正 确性。同时，其他相关实验结果也支持了核式结构模型的理论预测。
局限性
玻尔理论虽然成功地解释了氢原子光谱和类氢离子光谱，但对于复杂原子（多电 子原子）的光谱现象却无法解释。此外，玻尔理论也无法解释原子的化学性质和 化学键的形成。
03
原子核式结构模型具体内容
原子核组成与性质
原子核位于原子的中心，由质子和中 子组成。
原子核的半径约为原子半径的万分之 一，但质量却占原子总质量的99.9% 以上。
04
电子云密度越大，表明 电子在该区域出现的概 率越高。
能量层级
原子中的电子按照能量高低分 布在不同的能级上，每个能级 对应一定的电子云形状和取向
。
当电子从一个能级跃迁到另一 个能级时，会吸收或释放能量 ，表现为光的吸收或发射。
电子跃迁遵循一定的选择定则 ，如偶极跃迁选择定则、自旋
原子核的发现
卢瑟福根据α粒子散射实验现象提出了原子核式结构模型。在 原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷 和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空 间里绕着核旋转。
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一、电子的发现
1、阴极射线管
在封闭的玻璃管内有两个电极，抽 出管内的空气（压强在0.01mmHg 以下）。当两极间加高压时，从阴 极发出一种射线叫阴极射线，它能 使对着阴极的玻璃管壁发出荧光。
2、汤姆生对阴极射线的研究
A、阴极射线是从原子里发出的 带负电的粒子 流——原子可以再分的 B、这些粒子不论从哪个原子中得到，都带有相同的 质量核电荷——它是一切原子的组成部分 C、这些粒子的质量很小，是氢原子质量的千分之一
卢瑟福提 出的原子 核式结构
原子的核式结构
原子的核式结构
根据卢瑟福的原子结构模型，原子内部是十分“空 旷”的，举一个简单的例子：
原子
ห้องสมุดไป่ตู้体育场
原子核
四、卢瑟福原子核式结构模型不足
用卢瑟福原子核 式结构模型得到 的原子是不稳定 的,但原子实际上 稳定的.
丹麦物理学家玻尔, 在卢瑟福原子核式 结构模型的基础上, 结合普朗可量子理 论,建立了玻尔原子 模型
原子的核式结构
【导入】
1、19世纪初，英国物理学家和化学家道尔顿 于1803年提出他的原子论，其要点：化学元素 均为不可再分的微粒原子构成
2、但随着物理研究的深入和实验技术的提高， 十九世纪末二十世纪初，人们先后发现了X射 线，放射现象和电子（三大发现），物理学产 生了决定性的改变。人们越来越感觉到原子并 不是不可分割的，而且具有极其复杂的结构。 从那时起，人类进入了研究原子和原子核物理 学的新时期
粒子散射实验
根据汤姆生模型计算的结果：电子质量很小，
对α 粒子的运动方向不会发生明显影响；由于正 电荷均匀分布，α 粒子所受库仑力也很小，故α
粒子偏转角度不会很大．
三、原子的核式结构
在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核． 原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原 子核里． 带负电的电子在核外空间绕着核旋转．
粒子散射实验
1、绝大多数α 粒子穿过金箔后仍沿原来方向前进 2、少数α 粒子发生了较大的偏转． 3、极少数α粒子的偏转超过90°． 4、有的甚至几乎达到180 °．
第一条现象说明，原子中绝大部分是空的 第二、三现象可看出，α 粒子受到较大的库仑力作用 第四条现象可看出，α粒子在原子中碰到了比他质量大的多 的东西
汤姆生的原子模型
在汤姆生的原子 模型中，原子是一个 球体；正电核均匀分 布在整个球内，而电 子都象枣核那样镶嵌 在原子里面．
正电荷
这个模型不 久就被实验事 实否定了
电子
粒子散射实验
卢
瑟
福
1909～1911年，英国物
理学家卢瑟福和他的助手
们进行了 粒子散射实验
著名的 粒子散射实验
粒子散射实验
D、汤姆生称这些粒子为电子
3、意义 （1）打破了原子不可分割的旧观念 （2）引导人们对原子进行了大量的研究，打开 了现代物理学研究的大门
二、汤姆生的原子模型
汤姆生发现了电子，并知道电 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．那么这两种物质是怎样构 成原子的呢？
4、研究依托实验，物理以实验为基础而发展
5、核式结构有局限性，人们对原子的认识理论还 要进一步发展．
玻尔原子模型在解释氢光谱时得 到了成功,但其他原子光谱上碰到 了困难.产生了描述微观粒子运动 规律的基本理论-量子力学的发展
五、物理思想方法
1、模型可以使抽象的假设理论加以形象化，便于 想象和思考 2、物理学发展可以说就是一个不断建立物理模型 和利用新模型代替旧的模型的过程 3、模型的建立都是：事实—假设—验证