原子的核式结构
原子的核式结构模型
原子的核式结构模型20世纪20年代，科学家们开始采取一种叫做原子核式结构模型的概念，以研究原子的形态与特性。
自此以后，原子的核式结构模型的发展与改进一直是原子理论的中心所在。
原子核式结构模型源于二十世纪初丹麦物理学家斯提威尔预言的原子模型，以及由罗伯茨橹和法国物理学家卢克提出的确定原子结构的结构模型。
该模型假设原子是一个由原子核中心外围由电子组成的球形均匀结构。
原子核模型表明，电子存在于原子核周围以布朗电子球结构排列，形成了一个空间结构，这种空间结构是原子构型的基本动力。
因此，原子的结构在不同的元素中可以有不同的形态。
原子核模型同时提出了电子层次结构的概念，表明电子在原子核周围也按照层次结构排列。
在每一层次中，电子能限的数量也不同。
例如，一些元素有七个电子层次，而另一些元素可能只有三层电子层次。
同样，在不同的电子层次中，电子具有不同的能量。
随着进一步发展，原子核式结构模型也发展出一系列新的理论，包括量子电子理论、费米能级理论、空间结构理论、电子能级理论、电子轨道理论等。
量子电子理论可以解释原子的可见光谱线，费米能级理论可以解释原子核内电子的序列，而空间结构理论可以描述原子核内电子的周期性结构，电子能级理论可以解释复杂的元素结构，而电子轨道理论则可以解释电子结构中不同能级之间的转变。
原子核式结构模型改变了人们对原子结构的认知，也改变了物质特性的认识，特别是特定元素的化学性质等的理解。
它的发展也为物理学、化学等其他学科的发展作出了重大贡献，也极大地拓展了物理世界的认知范围。
总的来说，原子核式结构模型为研究原子的结构和性质奠定了基础，在今天仍然是原子理论研究的基础。
随着科学技术的发展，原子核式结构模型也发生了很大的变化，以更好地满足研究的需要。
因此，原子核式结构模型仍然是科学研究原子结构和性质的重要参考模型。
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。
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
db b
d
这就是卢瑟福散射公式。d就是
粒子散射到和+d之间立体角d
的有效散射截面，又称为微分截面.
d
• Ze
d
r
将卢瑟福散射公式和实验所能观察的数据联系起来.
A为薄膜面积、t为薄膜厚度、N为单位体积的原子数。 原子总数为：N'NAt
设薄膜很薄，这些原子对射来的粒子前后不互相遮蔽，
总的有效散射面积为： d N ' d N A t d
28.8
一散射物的情况下 现用一带电粒子轰击这两个球体。
环形面积为： d =2 bdb
135
43.0
1.38
31.2
932×104千克/米3的金箔。
环这形就面 是d 积卢n 为瑟'：福/散d d 射 =公2'式s b。i dn b 4 /2 常 数 120
二、 粒子散射实验
105
在同一 粒子源和同一散射物的情况下
这样的实验结果是不可能用汤姆逊模型给予解答的.
考虑两个外形、大小、电荷和质量相同的带电球体，其中 一个球体的电荷密度均匀分布，另一集中在球心。现用一 带电粒子轰击这两个球体。
F
o R
汤姆逊模型
1 2Ze2
F
F
4 0 1
4 0
r2
2Ze2 R3
, r,
rR rR
r
1 2Ze2
Fmax40 R2 ,
rR
•
1 2Ze2
F
F
40
r2
r
o R
卢瑟福模型
汤姆逊模型中，不可能出现较大的相互作用力，而卢瑟福 模型可以出现很大的作用力，可能使得入射离子反弹.
三、 卢瑟福原子有核模型
原子的核式结构模型
原子的核式结构模型一、背景在深入研究原子的内部结构后，科学家们得出了一种关于原子构造的理论，即核式结构模型。
这个模型揭示了原子中心的秘密，为我们打开了理解物质世界的新视角。
二、核式结构模型的提出19世纪末，卢瑟福通过α粒子散射实验，发现原子中心有一个密集的原子核，其体积仅占据原子体积的几千分之一。
同时，他发现原子核周围环绕着电子，这些电子沿着轨道运动，就像行星围绕太阳运动一样。
这一发现，彻底改变了我们对原子的理解。
三、核式结构模型的内容核式结构模型的主要内容是：原子由一个位于中心的原子核和核外电子组成，电子在特定轨道上运动，并受到原子核的吸引。
原子核由质子和中子组成，其质量约占原子质量的99.9%，而电子的质量几乎可以忽略不计。
因此，原子的大部分体积是由原子核占据的。
四、核式结构模型的意义核式结构模型的提出，为我们理解原子的性质和行为提供了基础。
它解释了为什么原子在化学反应中会形成稳定的化合物，为什么元素之间会有不同的化学亲和力等等。
这一模型成为了现代化学的基础，为我们的科技发展提供了重要的理论基础。
五、结论总的来说，原子的核式结构模型是科学史上的一个重大突破，它为我们打开了理解物质世界的新视角。
然而，随着科技的发展，我们还需要更深入的研究和探索，以揭示原子内部的更多秘密。
让我们期待更多的科学发现，以更好地理解这个美丽的物质世界。
原子的核式结构模型一、背景在深入研究原子的内部结构后，科学家们得出了一种关于原子构造的理论，即核式结构模型。
这个模型揭示了原子中心的秘密，为我们打开了理解物质世界的新视角。
二、核式结构模型的提出19世纪末，卢瑟福通过α粒子散射实验，发现原子中心有一个密集的原子核，其体积仅占据原子体积的几千分之一。
同时，他发现原子核周围环绕着电子，这些电子沿着轨道运动，就像行星围绕太阳运动一样。
这一发现，彻底改变了我们对原子的理解。
三、核式结构模型的内容核式结构模型的主要内容是：原子由一个位于中心的原子核和核外电子组成，电子在特定轨道上运动，并受到原子核的吸引。
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。
原子的核式结构课件
§1.2 原子的核式结构(卢瑟福模型)
二、盖革－马斯顿实验
(a) 侧视图 (b) 俯视图 R:放射源；F:散射箔；S:闪烁屏；B:金属匣
α粒子：放射性元素发射出的高速带电粒子，其速度约为光速的十分之一，带+2e的电荷，质量约为4MH。 散射：一个运动粒子受到另一个粒子的作用而改变原来的运动方向的现象。 粒子受到散射时，它的出射方向与原入射方向之间的夹角叫做散射角。
(3) 阿伏伽德罗定律
1811年，意大利物理学家阿伏伽德罗提出：一摩尔任何原子的数目都是NA，称为阿伏伽德罗常数． 说明：NA是联系微观物理学和宏观物理学的纽带，是物理学中重要的常数之一. 当进行任何微观物理量的测量时， 由于实验是在宏观世界里进行的，因此都必须借助于NA ; NA之巨大，正说明了微观世界之细小． NA测量方法: 1838年，法拉第（Faraday，1791-1867年）电解定律： 任何一摩尔单价离子，永远带有相同的电量F，F称为法拉第常数，经实验测定，F=96486.7 C/mol，则 其中，e为电子电量，测出e，就可以求出．我们再次看到，将宏观量F与微观量e联系起来了．
当r>R时，原子受的库仑斥力为： 当r<R时，原子受的库仑斥力为： 当r=R时，原子受的库仑斥力最大：
近似2：只受库仑力的作用。
粒子受原子作用后动量发生变化： 最大散射角：
大角散射不可能在汤姆逊模型中发生,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。
三、 课堂反馈
思考与讨论： 原子质量和大小的数量级是多少？请尽可能多地列出估算方法．并举例说明． 是联系微观物理学和宏观物理学的桥梁．有哪些微观量与宏观量可以通过联系？如何联系？请举例说明． 电子的质量和电荷是多少？ 如何测量电子的荷质比？
原子核式结构
原子核式结构：
原子核式结构是1911年由卢瑟福提出的一种原子结构模型。
核式原子结构认为：原子的质量几乎全部集中在直径很小的核心区域，叫原子核，电子在原子核外绕核作轨道运动。
原子核带正电，电子带负电。
在卢瑟福提出其核式原子结构之前，汤姆逊提出了一个被称为“枣糕式”的电子模型。
该模型认为，原子是正电部分是一个原子那么大的、具有弹性的冻胶状的球，正电荷均匀地分布着，在这球内或球上，有负电子嵌着。
这些电子能在它们的平衡位置上作简谐运动。
观察到的原子所发出的光谱的各种频率认为就相当于这些振动的频率。
卢瑟福的核式原子结构模型准确地反应了原子内部结构的基本形态，然而核式结构还是遇到了困难。
核式结构认为原子内部电子是做轨道运动，无法解释观测到的原子所发出的各种光谱的频率。
此外，原子内部的电子不断向外辐射能量必然会导致电子轨道的缩小最终与原
子核所带的正电子中和，事实并非如此。
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原子的核式结构
例1(多选)如图3所示为卢瑟福和他的同事们做α粒子散射实验装置的示意图，荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A、B、C、D四个位置时观察到的现象，下述说法中正确的是()
图3
A．放在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多
B．放在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数只比A位置时稍少些
C．放在C、D位置时，屏上观察不到闪光
D．放在D位置时，屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少
答案ABD
解析根据α粒子散射现象，绝大多数α粒子沿原方向前进，少数α粒子发生较大偏转，A、B、D正确．
1．(多选)下列说法正确的是()
A．汤姆孙首先发现了电子，并测定了电子电荷量，且提出了“枣糕模型”
B．卢瑟福做α粒子散射实验时发现绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，只有少数α粒子发生大角度偏转
C．α粒子散射实验说明了原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上
D．卢瑟福提出了原子核式结构模型，并解释了α粒子发生大角度偏转的原因
答案BCD
解析汤姆孙发现了电子符合物理史实，但电子电荷量是密立根测定的，A错误，B、C、D 都符合物理史实．
2．(多选)在物理学的发展过程中，许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步．下列表述符合物理学史实的是()
A．普朗克为了解释黑体辐射现象，第一次提出了能量量子化理论
B．爱因斯坦为了解释光电效应的规律，提出了光子说
C．卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究，提出了原子的核式结构模型
D．贝可勒尔通过对天然放射性的研究，发现原子核是由质子和中子组成的
答案ABC
解析普朗克为了解释黑体辐射现象，第一次提出了能量量子化理论，A正确．爱因斯坦为
了解释光电效应的规律，提出了光子说，B正确．卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究，提出了原子的核式结构模型，C正确．贝可勒尔通过对天然放射性的研究，发现原子核具有复杂结构，D错误．
3．(多选)(2016·天津理综·6)物理学家通过对实验的深入观察和研究，获得正确的科学认知，推动物理学的发展，下列说法符合事实的是()
A．赫兹通过一系列实验，证实了麦克斯韦关于光的电磁理论
B．查德威克用α粒子轰击14 7N获得反冲核17 8O，发现了中子
C．贝可勒尔发现的天然放射性现象，说明原子核有复杂结构
D．卢瑟福通过对阴极射线的研究，提出了原子核式结构模型
答案AC
解析麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证实了麦克斯韦的电磁理论，选项A 正确；卢瑟福用α粒子轰击14 7N，获得反冲核17 8O，发现了质子，选项B错误；贝可勒尔发现的天然放射性现象，说明原子核具有复杂结构，选项C正确；卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究，提出了原子的核式结构模型，选项D错误．
4．(2015·重庆理综·1)图4中曲线a、b、c、d为气泡室中某放射物发生衰变放出的部分粒子的径迹，气泡室中磁感应强度方向垂直于纸面向里．以下判断可能正确的是()
图4
A．a、b为β粒子的径迹
B．a、b为γ粒子的径迹
C．c、d为α粒子的径迹
D．c、d为β粒子的径迹
答案D
解析γ粒子是不带电的光子，在磁场中不偏转，选项B错误；α粒子为氦核带正电，由左手定则知向上偏转，选项A、C错误；β粒子是带负电的电子，应向下偏转，选项D正确．。