原子物理学_凤尔银_第一章原子的基本状况30页PPT文档
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原子物理学总复习 ppt课件
反常塞曼效应：谱线分裂的条数，间距和偏振情况与正常 塞曼效应不完全相同时。
PPT课件
25
塞曼效应的解题思路：
应掌握分析塞曼效应、计算、作图的基本方法。
基本步骤
1， 计算原谱线跃迁初、末态的朗德因子g1和g2
2，列表计算可能的 M1g1, M 2 g2; M 2 g2 M1g1 值
3，计算分裂后每条谱线与原谱线的频率差（或波数差）
0除外）
Δj1 0
或对换
Δj2 0,1
ΔJ 0,1（0 0除外）
PPT课件
19
第六章 在磁场中的原子
一、基本要求
1、理解用有效磁矩代表原子总磁矩的理由 2、掌握在LS耦合下原子总磁矩的计算公式 3、理解在外磁场中原子能级的分裂 4、理解斯特恩 — 盖拉赫实验的解释 5、确切理解塞曼效应
重点： 1、碱金属原子光谱的规律和能级 2、碱金属原子光谱精细结构的规律 3、电子自旋与轨道的相互作用规律
PPT课件
10
一、基本内容
碱金属原子光谱项
T
R (n x )2
R n2
碱金属原子定态的能级
Enl
hcT (nl)
hcR (n x )2
hcR n2
13
.6
pj j( j 1)
j l s,l s 1,....., l s
精细结构产生的原因：对于S态电子（l=0），j量子数取 唯一值1/2，故为单层。对于p、d、f…等电子（l≠0），j 量子数取两个可能值，故为双层。
原子态符号
2s1 重态数
L
j
单电子辐射跃迁的选择定则PPT：课件∆l=±1，∆j=0，±1
PPT课件
25
塞曼效应的解题思路：
应掌握分析塞曼效应、计算、作图的基本方法。
基本步骤
1， 计算原谱线跃迁初、末态的朗德因子g1和g2
2，列表计算可能的 M1g1, M 2 g2; M 2 g2 M1g1 值
3，计算分裂后每条谱线与原谱线的频率差（或波数差）
0除外）
Δj1 0
或对换
Δj2 0,1
ΔJ 0,1（0 0除外）
PPT课件
19
第六章 在磁场中的原子
一、基本要求
1、理解用有效磁矩代表原子总磁矩的理由 2、掌握在LS耦合下原子总磁矩的计算公式 3、理解在外磁场中原子能级的分裂 4、理解斯特恩 — 盖拉赫实验的解释 5、确切理解塞曼效应
重点： 1、碱金属原子光谱的规律和能级 2、碱金属原子光谱精细结构的规律 3、电子自旋与轨道的相互作用规律
PPT课件
10
一、基本内容
碱金属原子光谱项
T
R (n x )2
R n2
碱金属原子定态的能级
Enl
hcT (nl)
hcR (n x )2
hcR n2
13
.6
pj j( j 1)
j l s,l s 1,....., l s
精细结构产生的原因：对于S态电子（l=0），j量子数取 唯一值1/2，故为单层。对于p、d、f…等电子（l≠0），j 量子数取两个可能值，故为双层。
原子态符号
2s1 重态数
L
j
单电子辐射跃迁的选择定则PPT：课件∆l=±1，∆j=0，±1
原子物理学第一章
如果n个粒子散在全部面积A上，其中dn个射到 ~ d 间的d
dn dn d Ntd d n A dn d n A nNt 所以d也代表粒子散射到 ~ d之间的几率的大小，
故微分截面也称做几率，这就是d的物理意义。将卢瑟 福散射公式代入并整理得： 2
~ 104
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。 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。
五、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。
α粒子散射截面
空心圆锥体
b →
b db → d
环形面积：
问题：环形面积和空心圆锥体 的立体角之间有何关系呢? Ek M 2 ctg 4 0 b 4 b 0 2 2 2 2Ze Ze
d 2bdb
空心锥体的立体角：d 2 sin d 4 sin cos d 2 2
电子电荷的精确测定是在1910年由R.A.密立根 （Millikan）作出的，即著名的“油滴实验”。
原子物理第1章.ppt
Thomson模型
原子球体内，电子镶嵌在其 中。原子如同西瓜，瓜瓤好
α散射实验
比正电荷，电子如同瓜籽分 布在其中。
Thomson模 型的失败
同时该模型还进一步假定，电子分布在分 Rutherford模 离的同心环上，每个环上的电子容量都不相同， 型的提出
电子在各自的平衡位置附近做微振动。因而可
以发出不同频率的光，而且各层电子绕球心转
米，原子之间是紧密地堆积在一起的。若该
元素的原子量为A，那么1mol该原子的质量
为A，若这种原子的质量密度为 (g/cm3), 那么A克原子的总体积为 A/(cm3) ，一个
原所子以占原的子有的体半积径为r34 33r A 3，/4即N 34A，r依3*此NA可以A/算
出不同原子的半径，如下表所示：
α散射实验
Thomson模 型的失败 Rutherford模 型的提出
back
next 目录 结束
第一章：原子的基本状况：卢斯福模型
第二节：原子结构模型
卢瑟福1871年8月30日生于新西 兰的纳尔逊，毕业于新西兰大学 和剑桥大学。
1898年到加拿大任马克歧尔大 学物理学教授，达9年之久，这期 间他在放射性方面的研究，贡献 极多。 1907年，任曼彻斯特大学 物理学教授。1908年因对放射化 学的研究荣获诺贝尔化学奖。 1919年任剑桥大学教授，并任卡 文迪许实验室主任。1931年英王 授予他勋爵的桂冠。1937年10月 19日逝世。
Atomic Physics 原子物理学
第一章：原子的基本状况：卢斯福模型
第一节 从哲学到科学的原子论
第二节 原子结构的卢斯福模型
第三节 卢斯福散射公式
第四节 卢斯福公式的实验验证 第五节 原子核大小的推断 第六节 行星模型的意义与困难
原子物理第一章.ppt
在一个原子中，若有两个电子具有完全相
同的量子态，即
A (q1, q2 )
1 2
[
(q1
)
(q2
)
(q2
)
(q1
)]
交换反对称性波函数
A (q1, q2 )
1 2
[
(q1)
(q2
)
(q2
)
(q1
)]
1 2
[
(q1
)
(q2
)
(q2
)
总角动量 J L S ，根据上述耦合法则
J j( j 1)
其中 j l s,l s 1, l s
对于两个价电子的情形：s=0,1 . 当s=0时，j=l,s=1；s=1时，
j l 1,l,l 1
由此可见，在两个价电子的情形下，对于
给定的l ，由于s的不同，有四个j,而l的不同， 也有一组j，l的个数取决于l1l2； 可见， 一种 电子组态可以与多重原子态相对应。此外，由
,
r2
)
1 2
[ua
(r1
)ub
(r2
)
ua
(r2
)ub
(r1)]——对称
1 2
[ua
(r1
)ub
(r2
)
ua
(r2
)ub
(r1
)]——反对称
氦原子波函数 u
us (r1, r2 )00 ——S=0
(q1,
q2
)
原子物理学完整--第一章ppt课件
散射角
瞄准距离 碰撞参数
.
1-3-1 库仑散射公式的推导(2)
• 库仑散射公式 b a ctg 22
a Z1Z 2e2 4 0E
库仑散射因子
.
1-3-1 库仑散射公式的推导(3)
• 假定：
1. 单次散射 2. 点电荷，库仑相互作用 3. 核外电子的作用可略 4. 靶原子核静止（靶核重，晶体结构牢固）
p m v0 m 4000
电子引起α粒子的偏转角非常小 可以说几乎没有什么贡献
.
1-2-3 解释 粒子散射实验(6)
• 带正电物质散射（汤氏模型）(6)
– 粒子对金的散射角
E 5MeV Z=79
p 3 1 0 5Zra d < 1 0 4Zra d < 1 0 3 ra d
p
E
E
–散射角
F 1 2Ze2
40 R2
p p
p’
p
p
–动量的变化~力乘以粒子在原子度过的时间2R/v
.
1-2-3 解释 粒子散射实验(3)
• 带正电物质散射（汤氏模型）(3)
–相对动量的变化
e2
p 2FR/v 2Ze2 /(40R)
p mv
12mv2
E
R
4 0 2Z1.44fmMeV/0.1nm3105 Z rad
原子物理学
• 第一章 原子的位型: 卢瑟福原子模型 • 第二章 原子的量子态: 玻尔模型 • 第三章 原子的精细结构: 电子自旋 • 第四章 多电子原子:泡利原理 • 第五章 X射线 • 第六章 原子核物理概论
.
第一章 原子的位型: 卢瑟福原子模型
1-1 背景知识 1-2 卢瑟福模型的提出 1-3 卢瑟福散射公式 1-4 卢瑟福公式的实验验证 1-5 行星模型的意义及困难
原子物理学凤尔银第一章原子的基本状况
原子质量是原子的质量，通常用原子 质量单位来表示。
原子质量的数值等于质子数与中子数 之和，不同的元素具有不同的原子质 量。
原子序数
原子序数是元素周期表中的序号，表示元素的种类和数量。
原子序数等于核内质子数，决定了元素的化学特性和与其他元素的亲和力。
03 原子的能级与辐射
能级概念
原子能级
原子能级是指原子中的电子在各定态轨道上运动时所具有的能量。
辐射跃迁
1 2
辐射跃迁
原子能级之间的跃迁伴随着能量的释放或吸收， 这种能量的释放或吸收以辐射的形式进行，称为 辐射跃迁。
自发跃迁
原子中的电子从高能级自发跃迁到低能级时，会 释放能量，这种跃迁称为自发跃迁。
3
受激跃迁
当原子受到外界光子的激发时，电子可以从低能 级跃迁到高能级，这种跃迁称为受激跃迁。
04 原子的结合与化学键
金属键具有方向性和饱和性，其强度通常比共价 键和离子键弱。
05 原子的应用
原子物理学的应用
原子光谱分析
利用原子光谱的特性，对物质进 行定性和定量分析，广泛应用于 化学、生物、医学等领域。
原子钟
基于原子的稳定频率特性，制造 高精度的时间和频率标准，对通 信、导航、卫星定位等领域具有 重要意义。
放射性同位素标记
离散能级
由于原子核和电子之间的相互作用，电子只能在某些特定的离散的 轨道上运动，这些轨道具有不同的能量，即离散的能级。
定态
原子中的电子在某一特定能级上处于稳定状态，称为定态。
辐射类型
电磁辐射
原子能级跃迁时释放或吸收的能量以电 磁辐射的形式传递，包括可见光、红外 线、紫外线等。
VS
粒子辐射
某些原子能级跃迁时释放或吸收的能量以 粒子辐射的形式传递，如电子、质子等。
原子物理学-第一章PPT课件
，但是随着社会生产的发展，如：冶金，内燃机，蒸汽机
等的采用，促进了科学的迅速发展，一方面提出了新的科
学问题，另一方面也为科学工作提供了更好的条件．因此
，物理学在这个时期以后得到了迅速发展．
①．光谱资料的大量积累．
②．许多重大发现产生．
1885年 巴耳末发现光谱线规律。
1887年 赫兹发现光电效应
.
2
.
18
高高等 等学学校校试试用用教教材材
粒子受原子作用后动量发生变化：
pFmaxt
4Ze2
40RV
最大散射角： tg p p40 4 R Z2V eV M 40 4 R Z2 M eV2 ~104
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；如果考虑多次小角散射合成， 散射角大于90°的概率约为10-3500. 必须重 新寻找原子的结构模型。
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 的千分之几，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。
( a) 侧视图 (b) 俯视图。 R:放射源；F:散射箔； S:闪烁屏；B:金属匣
§1.1 原子的质量和大小 原子质量 1. 相对质量－－原子量
把碳在自然界中最丰富的一种同位素12 C的质量定为 12.0个单位作为原子质量的标准，其它原子的质量同 其相比较，定出质量值，这个数值称为原子量． 例， Ｈ：1.0079 O ： 15.999 Cu ：63.54 原子量可以用化学方法测得．
说是：
（1） 实践理论再实践再理论．．．．．．，或者说：实
践是检验真理的标准．
原子物理学第一章
式中b按理论值应等于分子体积四倍，由实验 测出b就可算出分子的半径，其数量级和原子半径 相同。 从不同方法求同一原子的半径，数值有可能不 同，但数量级是相同的。都是原子的半径r= 1010m 各种原子的半径有不同，但数量级相同也都是 -10 10 m数量级。 12 结论：原子的半径r= 10-10m 数量级。
3
§1.1 原子的质量和大小
§1.2 原子的核式结构 §1.3 同位素
4
§1.1 原子的质量和大小
5
1.1 原子的质量和大小
1. 原子量（即：原子的相对质量）
“原子称原子”的办法。
由于无法精确称出一个原子的质量，常采用求 它们质量的相对值（即：相对质量），这叫“原 子称原子”的办法。
具体的方法是，将12C的质量定为原子量的 12.000个单位，其它原子的质量与12C的质量比较， 定出原子量，如： H: 1.0079 C: 12.011 O: 15.999 Cu: 63.54 原子量可以由化学方法求出。 6
8
目前阿伏伽德罗常数N0 的精密值， N0 =6.022169 ×1023(摩尔) –1
(3)
由 MA=A/ N0 式可得氢原子的质量：
MH =1.67367 ×10-24克 =1.67367 ×10-27千克 （4）
9
3.原子的大小 原子的大小可从下述几个方面加以估计： （1）在晶体中原子是按一定的规律排列的。从晶 体的密度和一个原子的质量，可以求出单位体积 中的原子数。 单位体积中的原子数的倒数就差不多是每个原 子的体积，其立方根的数值表示原子线性大小的 数量级。
§1.2 原子的核式结构
13
1.2 原子的核式结构 一、汤姆逊原子模型 1.汤姆逊原子模型的实验基础
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汤姆逊正在进行实验
二. 粒子散射实验
为研究原子内部的结构和电荷分布，人们很自然的想利用高 速粒子去轰击原子，根据入射粒子的散射情况来了解原子内 部的情形。
散射：粒子流射入物体，与物体中 的粒子相互作用，沿各个方向射出 的现象。
1896年，贝克勒尔发现了放射性现象，一种带正电的射线
叫 射线。卢瑟福对 射线作了系统的研究，确认 射线
大角散射是值得注意的现象。
“……然后，我记得是在两三天以后，盖革十分 兴奋地跑来告诉我，‘我们已经能够看到某些散 射粒子向后方跑出来了……’那直是我一生中从 未有过的最难以置信的事件，它几乎就象你用 15吋的炮弹射击一张薄纸，结果炮弹返回来击 中了你那样也令人难以置信！”
……卢瑟福
3、汤姆逊原子模型解释大角散射的困难
2．原子质量
元素 X 的原子质量为：
M(X) A(g) Au NA
A：一摩尔原子以克为单位的质量数（原子量）。
No表示阿佛加德罗常数，No=6.022×1023/mol
对氢原子：MH =1.67367×10-27kg
3、阿佛加德罗常数No
No是联系微观物理量与宏观物理量的纽带。 例：①No k=R 普适气体常数R，k：玻尔兹曼常数
汤姆逊提出原子的布丁(pudding)模型,认为正电荷均匀分布
在半径为R 的原子球体内,电子像布丁镶嵌在其中,如下左图
布丁模型
核心模型
按照布丁模型，原子只对掠过边界（R）的α粒子有较大
的偏转。
p Ft :
2Ze2 2R 4 0R 2 v
p P
m ax
p p
2Ze2 4 0R
/1 2
m
v2
2 Z 1 .4 4 fm M eV
（1）加电场：P1-〉P2
_
阴极射线带负电
（2）再加磁场：P2-〉P1
BeveE
（3）去电场：射线成一圆 形轨迹
m v2 Bev r
可求电子的荷质比 e/m
E B+
e 1.75881011C/Kg m
e =1.602×10－19（c） me=9.109×10－31kg
质子质量： mp1.672610-27Kg
1874 年 1881 年 1897 年
Stoney提出电荷的最小单位 eFNA Stoney命名电量子为电子
J.J.Thomson证实阴极射线由负电微粒组成 通过磁场中的偏转测 e m e 电子的发现
1899 年1909 年
Thomson测量 e 和 m e Millikan油滴实验精确测定 e
The Nobel Prize in Physics 1906
r
3A
4 N
A
3
Li原子 A=7， ρ =0.7， rLi=0.16nm； Pb原子 A=207，ρ =11.34，rPb=0.19nm；
原子的半径都约为10-10 m即Å的量级。
三.关于电子
1．电子的发现
1833 Faraday电解定律：析出物质量正比于电解液电量 年 1mol一价离子所带电量为常数（法拉第常数） F
The Nobel Prize in Physics 1923
for his work on the elementary charge of electricity
and on the photoelectric effect
R. Millikan
(1868-1953)
2．电子的电量和质量
1897年汤姆逊从如右图放电管中的阴极射线发现了带负电的 电子,并测得了e/m比。
1.设计思想
“在我年轻时，我观察过粒子的散射，并且盖革博士（助手）
在我的实验室中仔细地研究了它。他发现在重金属薄片中 粒
子的散射一般是微小的，约一度左右。有一天盖革走过来对
我说，‘你是否认为跟我搞放射性方法的年轻人马斯登应该
开始作一点研究？’我说，为什么不让他查看一下是否 粒子
能有大角度的散射？’。。。” ……卢瑟福
实际上是高速运动的He++离子（1908，他还发现了用粒 子打在荧光屏上，通过对发光次数的计数来确定粒子的数 目。
卢瑟福1871年8月30日生于新 西兰的纳尔逊，毕业于新西兰 大学和剑桥大学。 1898年到加拿大任马克歧尔 大学物理学教授，达9年之久， 这期间他在放射性方面的研究， 贡献极多。1907年，任曼彻 斯特大学物理学教授。1908 年因对放射化学的研究荣获诺 贝尔化学奖。1919年任剑桥 大学教授，并任卡文迪许实验 室主任。1931年英王授予他 勋爵的桂冠。1937年10月19 日逝世。
粒子散射应当与原子内部正电荷分布情况相关！
2、实验装置及结果
• R:放射源
实
• S:闪烁屏
验
• A:带刻度圆盘
装
• T:抽空B的管
置
和
模
拟
实
验
F:散射箔 B:圆形金属匣
C:光滑套轴
M。绝大多数散射角小于2度；约1/8000 散射角大于 90度，有的几乎达180度。
m p 1836.15 me
原子物理中重 要的两个无量 纲常数之一。
3．电子的大小
从电子的静电固有能估计电子的经典半径：
re~2.8 10 15m 2.8fm
1.2 粒子的散射实验和原子的核模型
一.汤姆逊原子模型
• 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
“布丁”模型。
+Ze
F
0 .1n m E K (M eV )
v
3 10 5
Z
m
E K (M eV )
EK=5.0 MeV ， Z(金)=79 ，θ max<10-3弧度≈0.057o。
布丁模型下，单次碰撞不可能引起大角散射！
多次散射呢？
多次散射引起的偏转角仍很小，在1度左右。
②No e=F 法拉第常数F=96486.7 C/mol
微观物理量通过No这个大常数与宏观物理量联系，告诉我们原子和 分子实际上是多么的小。
二.原子的大小量级
将原子看作是球体,1摩尔原子占体积为
4 3
r
3
N
A
如果物质的密度为 ，A为原子量，则1摩尔原子占有体积
A/ cm3
例如
43r3NA
A(g)
1
J. J. Thomson (1856-1940)
in recognition of the great merits of his theoretical and experimental investigations on the conduction of electricity by gases
二. 粒子散射实验
为研究原子内部的结构和电荷分布，人们很自然的想利用高 速粒子去轰击原子，根据入射粒子的散射情况来了解原子内 部的情形。
散射：粒子流射入物体，与物体中 的粒子相互作用，沿各个方向射出 的现象。
1896年，贝克勒尔发现了放射性现象，一种带正电的射线
叫 射线。卢瑟福对 射线作了系统的研究，确认 射线
大角散射是值得注意的现象。
“……然后，我记得是在两三天以后，盖革十分 兴奋地跑来告诉我，‘我们已经能够看到某些散 射粒子向后方跑出来了……’那直是我一生中从 未有过的最难以置信的事件，它几乎就象你用 15吋的炮弹射击一张薄纸，结果炮弹返回来击 中了你那样也令人难以置信！”
……卢瑟福
3、汤姆逊原子模型解释大角散射的困难
2．原子质量
元素 X 的原子质量为：
M(X) A(g) Au NA
A：一摩尔原子以克为单位的质量数（原子量）。
No表示阿佛加德罗常数，No=6.022×1023/mol
对氢原子：MH =1.67367×10-27kg
3、阿佛加德罗常数No
No是联系微观物理量与宏观物理量的纽带。 例：①No k=R 普适气体常数R，k：玻尔兹曼常数
汤姆逊提出原子的布丁(pudding)模型,认为正电荷均匀分布
在半径为R 的原子球体内,电子像布丁镶嵌在其中,如下左图
布丁模型
核心模型
按照布丁模型，原子只对掠过边界（R）的α粒子有较大
的偏转。
p Ft :
2Ze2 2R 4 0R 2 v
p P
m ax
p p
2Ze2 4 0R
/1 2
m
v2
2 Z 1 .4 4 fm M eV
（1）加电场：P1-〉P2
_
阴极射线带负电
（2）再加磁场：P2-〉P1
BeveE
（3）去电场：射线成一圆 形轨迹
m v2 Bev r
可求电子的荷质比 e/m
E B+
e 1.75881011C/Kg m
e =1.602×10－19（c） me=9.109×10－31kg
质子质量： mp1.672610-27Kg
1874 年 1881 年 1897 年
Stoney提出电荷的最小单位 eFNA Stoney命名电量子为电子
J.J.Thomson证实阴极射线由负电微粒组成 通过磁场中的偏转测 e m e 电子的发现
1899 年1909 年
Thomson测量 e 和 m e Millikan油滴实验精确测定 e
The Nobel Prize in Physics 1906
r
3A
4 N
A
3
Li原子 A=7， ρ =0.7， rLi=0.16nm； Pb原子 A=207，ρ =11.34，rPb=0.19nm；
原子的半径都约为10-10 m即Å的量级。
三.关于电子
1．电子的发现
1833 Faraday电解定律：析出物质量正比于电解液电量 年 1mol一价离子所带电量为常数（法拉第常数） F
The Nobel Prize in Physics 1923
for his work on the elementary charge of electricity
and on the photoelectric effect
R. Millikan
(1868-1953)
2．电子的电量和质量
1897年汤姆逊从如右图放电管中的阴极射线发现了带负电的 电子,并测得了e/m比。
1.设计思想
“在我年轻时，我观察过粒子的散射，并且盖革博士（助手）
在我的实验室中仔细地研究了它。他发现在重金属薄片中 粒
子的散射一般是微小的，约一度左右。有一天盖革走过来对
我说，‘你是否认为跟我搞放射性方法的年轻人马斯登应该
开始作一点研究？’我说，为什么不让他查看一下是否 粒子
能有大角度的散射？’。。。” ……卢瑟福
实际上是高速运动的He++离子（1908，他还发现了用粒 子打在荧光屏上，通过对发光次数的计数来确定粒子的数 目。
卢瑟福1871年8月30日生于新 西兰的纳尔逊，毕业于新西兰 大学和剑桥大学。 1898年到加拿大任马克歧尔 大学物理学教授，达9年之久， 这期间他在放射性方面的研究， 贡献极多。1907年，任曼彻 斯特大学物理学教授。1908 年因对放射化学的研究荣获诺 贝尔化学奖。1919年任剑桥 大学教授，并任卡文迪许实验 室主任。1931年英王授予他 勋爵的桂冠。1937年10月19 日逝世。
粒子散射应当与原子内部正电荷分布情况相关！
2、实验装置及结果
• R:放射源
实
• S:闪烁屏
验
• A:带刻度圆盘
装
• T:抽空B的管
置
和
模
拟
实
验
F:散射箔 B:圆形金属匣
C:光滑套轴
M。绝大多数散射角小于2度；约1/8000 散射角大于 90度，有的几乎达180度。
m p 1836.15 me
原子物理中重 要的两个无量 纲常数之一。
3．电子的大小
从电子的静电固有能估计电子的经典半径：
re~2.8 10 15m 2.8fm
1.2 粒子的散射实验和原子的核模型
一.汤姆逊原子模型
• 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
“布丁”模型。
+Ze
F
0 .1n m E K (M eV )
v
3 10 5
Z
m
E K (M eV )
EK=5.0 MeV ， Z(金)=79 ，θ max<10-3弧度≈0.057o。
布丁模型下，单次碰撞不可能引起大角散射！
多次散射呢？
多次散射引起的偏转角仍很小，在1度左右。
②No e=F 法拉第常数F=96486.7 C/mol
微观物理量通过No这个大常数与宏观物理量联系，告诉我们原子和 分子实际上是多么的小。
二.原子的大小量级
将原子看作是球体,1摩尔原子占体积为
4 3
r
3
N
A
如果物质的密度为 ，A为原子量，则1摩尔原子占有体积
A/ cm3
例如
43r3NA
A(g)
1
J. J. Thomson (1856-1940)
in recognition of the great merits of his theoretical and experimental investigations on the conduction of electricity by gases