原子核式结构模型
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。
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。
原子的核式结构模型(课件)
二. α粒子散射实验 1.实验装置 1.实验装置
放射源——放射性 放射源——放射性 元素钋（Po）放出α 元素钋（Po）放出α 粒子， 粒子，α粒子 是 氦核， 2e正电荷 正电荷， 氦核，带2e正电荷， 质量是氢原子的4 质量是氢原子的4倍， 具有较大的动能。 具有较大的动能。 金箔——作为靶子 作为靶子， 金箔——作为靶子， 厚度1µm, 厚度1µm, 重叠了 3000层左右的 3000层左右的 金原 子。 荧光屏——α 荧光屏——α粒子打 在上面发出闪光。 在上面发出闪光。 显微镜——通过显 显微镜——通过显 微镜观察闪光， 微镜观察闪光，且 360° 可360°转动观察不 同角度α 同角度α粒子的到达 情况。
【但是】人们很快意识到卢瑟夫的有核模型同 但是】人们很快意识到卢瑟夫的有核模型同
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 按照经典力学，核外电子绕核运转， 磁波，因此电子会丧失能量逐渐落向原子核， 磁波，因此电子会丧失能量逐渐落向原子核，因此 原子不稳定。 原子不稳定。 实际上原子很稳定 (2) 按经典力学，电子绕核运转，应辐射连续的 按经典力学，电子绕核运转， 电磁波， 原子光谱是连续的。 电磁波，因此 原子光谱是连续的。
二. α粒子散射实验 3.实验分析 3.实验分析
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： 根据他的导师汤姆生模型计算的结果 电子质量很小， 粒子的运动方向不会发生明显影响； 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， 粒子所受库仑力也很小， 由于正电荷均匀分布，α粒子所受库仑力也很小，散射角 不超过零点几度，发生大角度偏转的几率几乎是零． 不超过零点几度，发生大角度偏转的几率几乎是零．
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。
原子的核式结构模型25张PPT
动画：α粒子散射
课堂小结
实验中发现极少数α粒子发生了大角度偏转，甚至反 弹回来，表明这些ɑ粒子在原子中某个地方受到了质量、 电量均比它本身大得多的物体的作用，可见：
1.原子中的正电荷、质量应都集中在一个中心上。 绝大多数α粒子不偏移→原子内部绝大部分是“空” 的。 2.少数α粒子发生较大偏转→原子内部有“核”存在。 3.极少数α粒子被弹回 表明：作用力很大；质量很大；电量集中。
教材习题解答
1、答：反射源:α粒子 金箔：被α粒子轰出的物质。 带有荧光屏的放大镜。整个装置置于真空中α
粒子打在银光屏上有微弱的光，由于放大镜能够 围绕金箔在一个圆周内运动，因此可以通过它观 察到穿过金箔后偏转角度不同的α粒子。
观察到的现象是:绝大多数α粒子穿过金箔后基 本上沿着原来方向前进，少数α粒子发生了大角 度偏转，偏转超过了90度，极少数像是被弹了回 来去。
原子
原 子核
电子
中子
质子
核外电子数
+ = 质量数A
中子数
质子数Z
原子序数 核电核数
高考链接
1、根据卢瑟福的原子核式结构模型，下列说 法正确的是（ D）
A.原子中的正电荷均匀分布在整个原子范围 内
B.原子中的质量均匀分布在整个原子范围内 C.原子中的正电荷和质量都均匀分布在整个原 子范围内 D.原子中的正电荷和几乎全部质量都集中在很 小的区域范围内
本节导航 一、 α粒子散射实验 二、原子核的电荷与尺度
一、α粒子散射实验
原子正负电荷分布的研究 汤姆生的原子模型
被a粒子散射实验否定 卢瑟福提出新的假设（核式结构模型）
数学推理 与实验事实的对照
卢瑟福（Lusefu）， 在他66年的生涯中，他阐 述了放射性衰变的理论， 鉴定出α粒子（氦核24He）、 β粒子（电子流-10e）和γ 射线（光子），发现了原 子核，第一次用人工的方 法将一种元素转变为另一 种元素。直接培养了11名 诺贝尔奖获得者。
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
12
一、对物质构成和微观构造旳认识过程
4、1923年，卢瑟福 粒子散射试验
试验成果分析： （1）绝大多数α粒子穿过金箔后,与原来 旳运动方向偏离不多（平均2º-3º）。 （2）少数α粒子发生了大角度旳偏转。 （3）极少数α粒子产生超出90º旳大角 度偏转，个别α粒子甚至被弹回。 讨论2：α粒子大角度偏转是不是撞到了
例2：试估算氢原子核旳密度（氢原子核半径为R＝1.210－15m）。
例3：请根据卢瑟福旳原子核式构造思索 粒子在穿过原子核时旳轨
迹有何特点，并画出其轨迹示意图。
四、作业
练习册：P22-P23
4、1923年，卢瑟福 粒子散射试验
试验成果分析： （1）绝大多数α粒子穿过金箔后,与原来 旳运动方向偏离不多（平均2º-3º）。 （2）少数α粒子发生了大角度旳偏转。 （3）极少数α粒子产生超出90º旳大角 度偏转，个别α粒子甚至被弹回。
讨论1：按照汤姆逊旳葡萄干蛋糕原子模 型，会不会出现试验成果（2）和（3）？
培养12位诺奖得主旳“核子科学之父”
1923年，卢瑟福取得该年度旳诺贝尔化学奖 1923年，卢瑟福旳助手索迪获诺贝尔化学奖； 1923年，卢瑟福旳学生阿斯顿获诺贝尔化学奖； 1923年，卢瑟福旳学生玻尔获诺贝尔物理奖； 1927年，卢瑟福旳助手威尔逊获诺贝尔物理奖； 1935年，卢瑟福旳学生查德威克获诺贝尔物理奖 1948年，卢瑟福旳助手布莱克特获诺贝尔物理奖 1951年，卢瑟福旳学生科克拉夫特和瓦耳顿，共同取 得诺贝尔物理奖； 1978年，卢瑟福旳学生卡皮茨获诺贝尔物理奖。
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一、对物质构成和微观构造旳认识过程
4、1923年，卢瑟福 粒子散射试验
1923年，卢瑟福旳原子核式构造模型（假说）： （1）原子旳中心有一种很小旳核，叫做原子核 （2）原子旳全部正电荷和几乎全部质量都集中
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2、原子的核式结构模型
一、汤姆孙的原子模型--枣糕模型
原子是一个球体，正电荷均匀分布在 整个球体内，电子镶嵌其中。
汤姆孙的 原子模型
枣糕模型
同学们请思考下列问题(阅读教材51页)
1.α粒子射入金箔时难免会与电子碰撞， 试估计这种碰撞对α粒子速度影响的大小？ （α粒子的质量约是电子质量的7300倍） 2.按照汤姆孙的原子模型，正电荷均匀 的分布在整个原子球体内，请分析： α 粒子穿过金箔受到电荷的作用后，沿哪 些方向前进的可能性较大，最不可能沿 哪些方向前进？
（1） α粒子散射实验否定了汤姆孙的原子模型； （2）核式结构模型对α粒子散射实验现象的解 释：由于原子核很小，大多数α粒子穿过金箔 后离核很远，受到的斥力很小，运动几乎不 受影响；只有少数α粒子从核附近飞过，明显 受到原子核的斥力作用而发生大角度偏转。
【反馈练习】
1、在用α粒子轰击金箔的实验中，卢瑟福观察 到的α粒子的运动情况是 A、全部α粒子穿过金属箔后仍按原来的方向前 进 B、绝大多数α粒子穿过金属箔后仍按原来的方 向前进，少数发生较大偏转，极少数甚至被弹回 C、少数α粒子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 D、全部α粒子都发生很大偏转
请根据结果的分析动动你们手中 的笔，展开你们的想象力试着画 出你所认为的原子结构模型！ （请不要吝啬你的草纸）
三、卢瑟福原子的核式结构的提出
1、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 在核外空间绕着核运动．
原子核的核式结构
答案：B
2、卢瑟福α粒子散射实验的结果 A、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 C、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 D、说明原子的电子只能在某些不连续的轨道 上运动
答案：C
3、当α粒子被重核散射时，如图所示的运动 轨迹哪些是不可能存在的
答案：BC
你能以讲故事的形式把这节课
的内容说下吗？比比看谁讲的 精彩！
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 体育场
原子核
2、原子核的电荷与尺度
（1）原子的半径约为10-10米、原子核半径 约是10-15米，原子核的体积只占原子的体 积的万亿分之一。 （2）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。
3、对α粒子散射实验现象的解释：
科学家不是依赖于个人的思想，而 是综合了几千人的智慧，所有人都 想一个问题，并且每个人都做它的 部分工作，添加到正在建立起来的 伟大知识大厦之中。 -----卢瑟福
欧Hale Waihona Puke 斯特· 卢瑟福(Ernest Rutherford, 1871—1937) 英国物理学家，1908年度诺贝尔化学奖的获得者。
1871年8月30日生于新西兰纳尔逊的一个手工业 工人家庭。并在新西兰长大。他进入新西兰的坎特伯 雷学院学习。23岁时获得了三个学位（文学学士、 文学硕士、理学学士）。1895年在新西兰大学毕业 后，获得英国剑桥大学的奖学金进入卡文迪许实验室， 成为汤姆孙的研究生。提出了原子结构的行星模型， 为原子结构的研究做出很大的贡献。1898年，在汤 姆孙的推荐下，担任加拿大麦吉尔大学的物理教授。 他在那儿呆了9年。于1907年返回英国出任曼彻斯特 大学的物理系主任。1919年接替退休的汤姆孙，担 任卡文迪许实验室主任。1925年当选为英国皇家学 会主席。1931年受封为纳尔逊男爵，1937年10月19 日因病在剑桥逝世，与牛顿和法拉第并排安葬，享年 66岁。
二、α粒子散射实验结果：
1、绝大多数α粒子穿过金箔后,基本上仍 沿原来方向前进。 2、少数α粒子（约占八千分之一）发生 了大角度的偏转,偏转的角度甚至大于90， 也就是说它们几乎被“撞了回来”
结果分析：
①
②
③
电子能否使α粒子大角度偏转？ 1微米厚的金箔内含3000层原子层， 绝大多数α粒子穿过金箔仍沿原方 向前进说明什么？ 少数α粒子的大角度偏转甚至反弹 是怎么造成的？