原子核式模型ppt课件
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原子结构的模型(PPT课件(初中科学)26张)
金金属箔
[1]大多数粒子不改变本来的运动方向，原因是：
原子内有较大的间隙。
。
[2]有小部分改变本来的运动路径，原因是： α粒子受到了同种电荷互相排挤作用而改变了运动方向。。
[3]极少数被弹射了回来，原因是： α粒子撞击到了带正电荷、质量大、体积很小的核。 。
自从卢瑟福用α粒子轰击了金属箔后，使人 们对原子内部的结构有了更深入的了解，从而对 原子内部结构的认识更接近了它的本质。
2.汤姆生的原子结构模型
汤姆生模型 （西瓜模型）
探究：卢瑟福的α粒子散射实验
1911年，英国科学家卢瑟福 用带正电的α粒子轰击金属箔， α粒子源 实验发现多数α粒子穿过金属箔 后仍保持本来的运动方向，但有 少量的α粒子产生了较大的偏转。
金金属箔
探究：卢瑟福的α粒子散射实验
1911年，英国科学家卢瑟福 用带正电的α粒子轰击金属箔， α粒子源 实验发现多数α粒子穿过金属箔 后仍保持本来的运动方向，但有 少量的α粒子产生了较大的偏转。 问题思考：
在化学变化中可分的微粒是（ B ） A．原子 B.分子 C.电子 D.原子核
6.下列叙述正确的是……………（ B ） A．原子核都是由质子和中子构成的 B．原子和分子都是构成物质的一种粒子，它 们都是在不停地运动的 C．原子既可以构成分子，也可以构成物质 D．物质在产生物理变化时，分子产生了变化， 在产生化学变化时，原子产生了变化
原 子
原子核 (+)
质子:一个质子带一个单位的正电荷 中子: 中子不带电
电子: 一个电子带一个单位的负电荷
( —）
原子核所带的电荷数简称为核电荷数。
说一说：以氧原子为例解说原子的结构
电子:8个，带8个单位负电荷
高三物理原子的核式结构模型课件(第二节)
α
葡萄干布丁模型能否解释？ 葡萄干布丁模型能否解释？
根据汤姆生模型计算的结果：电子质量很小，对 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．
原子的核式结构的提出
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．
人教版选修3-5
第十八章 原子结构
第2节 原子的核式结构模型
汤姆生的原子模型
十九世纪末，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？
汤姆生的原子模型 正电荷
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 都象布丁中的葡萄干那样镶嵌 在内。
答案：BC
答案：B
2、卢瑟福α粒子散射实验的结果 、卢瑟福α 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 、当α
原子核的核式结构 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： 体育场 原子
原子核
原子核的电荷和大小
根据卢瑟福的原子核式模型和α 根据卢瑟福的原子核式模型和α粒子散射的实验数据，可以推算出 各种元素原子核的电荷数，还可以估计出原子核的大小。 （1）原子的半径约为10-10米、原子核半径约是10-14米，原子核的体 ）原子的半径约为10 米、原子核半径约是10 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）电子绕核旋转所需向心力就是核对它的库仑力。
高中物理第二章原子结构2.2原子的核式结构模型省公开课一等奖新名师优质课获奖PPT课件
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3.试验意义: 卢瑟福经过α粒子散射试验,否定了汤姆孙原子模型, 建立了_核__式__结__构__模型。
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【想一想】卢瑟福为何选取α粒子和金箔作为散射试 验“炮弹”和“靶子”? 提醒:(1)一些放射性物质释放α粒子含有很大动能。 (2)金箔和铝箔相比,金原子序数大,α粒子与金原子核间 库仑力大,发生偏转显著。 (3)金延展性比铝好,轻易做成极薄金箔。
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【归纳总结】
1.α粒子受力特点:
α粒子与原子核间作用力是库仑斥力,大小:F=
Qq k r2
(1)式中Q为原子核电荷量,q为α粒子所带电量,r为
α粒子与原子核间距离。
(2)α粒子离原子核越近,库仑力越大,运动加速度越大;
反之,则越小。方向:α粒子受力沿原子核与α粒子
连线,由原子核指向α粒子。 42/65
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四、原子核式结构模型与经典电磁理论相矛盾 卢瑟福原子核式结构模型能很好地解释___α__粒__子__散 _射__试__验__,但不能解释原子光谱是__线__状___和__原__子__稳___ _定__性__。
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【想一想】卢瑟福原子模型是怎样解释α粒子散射试 验结果? 提醒:α粒子穿过原子时,假如离核较远,受到库仑斥力就 很小,运动方向也改变很小,只有当α粒子十分靠近核时, 才受到很大库仑斥力,发生大角度偏转,因为核很小,α粒 子十分靠近机会很小,所以绝大多数α粒子基本上仍沿 原方向前进,只有极少数发生大角度偏转。
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2.(·安徽高考)图示是α粒子(氦原子核)被重金属原
子核散射运动轨迹,M、N、P、Q是轨迹上四点,在散射
过程中能够认为重金属原子核静止不动。图中所标出
α粒子在各点处加速度方向正确是
3.试验意义: 卢瑟福经过α粒子散射试验,否定了汤姆孙原子模型, 建立了_核__式__结__构__模型。
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【想一想】卢瑟福为何选取α粒子和金箔作为散射试 验“炮弹”和“靶子”? 提醒:(1)一些放射性物质释放α粒子含有很大动能。 (2)金箔和铝箔相比,金原子序数大,α粒子与金原子核间 库仑力大,发生偏转显著。 (3)金延展性比铝好,轻易做成极薄金箔。
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【归纳总结】
1.α粒子受力特点:
α粒子与原子核间作用力是库仑斥力,大小:F=
Qq k r2
(1)式中Q为原子核电荷量,q为α粒子所带电量,r为
α粒子与原子核间距离。
(2)α粒子离原子核越近,库仑力越大,运动加速度越大;
反之,则越小。方向:α粒子受力沿原子核与α粒子
连线,由原子核指向α粒子。 42/65
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四、原子核式结构模型与经典电磁理论相矛盾 卢瑟福原子核式结构模型能很好地解释___α__粒__子__散 _射__试__验__,但不能解释原子光谱是__线__状___和__原__子__稳___ _定__性__。
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【想一想】卢瑟福原子模型是怎样解释α粒子散射试 验结果? 提醒:α粒子穿过原子时,假如离核较远,受到库仑斥力就 很小,运动方向也改变很小,只有当α粒子十分靠近核时, 才受到很大库仑斥力,发生大角度偏转,因为核很小,α粒 子十分靠近机会很小,所以绝大多数α粒子基本上仍沿 原方向前进,只有极少数发生大角度偏转。
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2.(·安徽高考)图示是α粒子(氦原子核)被重金属原
子核散射运动轨迹,M、N、P、Q是轨迹上四点,在散射
过程中能够认为重金属原子核静止不动。图中所标出
α粒子在各点处加速度方向正确是
人教版物理选修3-5 18.2 原子的核式结构模型 (课件+素材)
二、α 粒子散射实验
α粒子是放射性物质发射的快速运动的 粒子.卢瑟福(E.Rutherford，1871-1937)通过 测量α粒子在电场和磁场的偏向，确定α粒子 的比荷约为氢离子比荷的1/2.
利用闪烁镜和卢瑟福与盖革(H.Geiger 1882-1945)共同发明的计数管，卢瑟福于 1908年测量出α粒子的电荷约为氢离子电荷 的2倍.α粒子是氦原子两次电离的离子He2+.
卢瑟福的提示指引盖革和马斯顿发现α粒 子的大角度散射.
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1908年，盖革对α粒子散射开展更多地研究。
发现用金箔代替铝箔可以使α粒子的散射现象更为
明显，决定系统地研究不同物质地散射作用，希
望“对这些物质在散射能力和遏止能力之间建立
某种联系.”
闪烁法计数要求实
验者实验过程中呆在暗室
中，通过显微镜，眼睛全
身贯注地盯着硫化锌屏， 一个一个地计闪烁数.
闪烁法观察α射线
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粗略估算单次散射α粒子偏转角度
粒子动量 p=mv
作用时间 t =R/v
动量变化量 ∆p =Ft
p kZe2
v
p Ek R
Z=79，Ek~5MeV R~1Å 得 ϕ ≈2.27×10-4rad≈0.013° ϕ
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。
新教材人教版高中物理选择性必修第三册 4.3原子的核式结构模型 教学课件
但不可能有大角度偏转。
第十一页，共二十八页。
⑶α粒子散射实验现象
①绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进。
1
②少数α粒子（约占 80）00发生了大角度偏转。 ③极少数偏转的角度甚至大于90°，也就是说，它们几乎被“撞了回来”。
第十二页，共二十八页。
2、对α粒子散射实验的解释
⑴大角度的偏转不可能是电子造成的 因为电子的质量只有α粒子的
第八页，共二十八页。
通常情况下，物质是不带电的，因此，原子应该是电中性的。既然电子是带负电的，质量又 很小，那么，原子中一定还有带正电的部分，它具有大部分的原子质量。请你设想一下，原 子中带正电的部分以及带负电的电子可能是如何分布的？
汤姆孙——西瓜模型（枣糕模型） 原子是一个球体，正电荷弥漫性地均匀分布在整个球体内，电子镶嵌其中。
前公认的电子电荷e的值为：
e＝ 1.602 176 634 × 10 -19 C
密立根实验更重要的发现是：电荷是量子化的，即任何带电体的电荷只能是e的 整数倍。
从实验测到的比荷及e的数值，可以确定电子的质量。现在人们普遍认为电子的质量
为：
me＝ 9.109 383 56 × 10 -31 kg
质子质量与电子质量的比值为： mp 1836 me
原子核的电荷数就是核中的质子数。
核半径的数量级为10-15 m 原子内十分空旷
第十七页，共二十八页。
典例分析
【例题1】美国物理学家密立根通过如图所示的实验装置，最先测出了电子的电荷量，被称为密立根
油滴实验.两块水平放置的金属板A、B分别与电源的正、负极相连接，板间产生匀强电场，方向
竖直向下，图中油滴由于带负电悬浮在两板间保持静止.
tan s L
第十一页，共二十八页。
⑶α粒子散射实验现象
①绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进。
1
②少数α粒子（约占 80）00发生了大角度偏转。 ③极少数偏转的角度甚至大于90°，也就是说，它们几乎被“撞了回来”。
第十二页，共二十八页。
2、对α粒子散射实验的解释
⑴大角度的偏转不可能是电子造成的 因为电子的质量只有α粒子的
第八页，共二十八页。
通常情况下，物质是不带电的，因此，原子应该是电中性的。既然电子是带负电的，质量又 很小，那么，原子中一定还有带正电的部分，它具有大部分的原子质量。请你设想一下，原 子中带正电的部分以及带负电的电子可能是如何分布的？
汤姆孙——西瓜模型（枣糕模型） 原子是一个球体，正电荷弥漫性地均匀分布在整个球体内，电子镶嵌其中。
前公认的电子电荷e的值为：
e＝ 1.602 176 634 × 10 -19 C
密立根实验更重要的发现是：电荷是量子化的，即任何带电体的电荷只能是e的 整数倍。
从实验测到的比荷及e的数值，可以确定电子的质量。现在人们普遍认为电子的质量
为：
me＝ 9.109 383 56 × 10 -31 kg
质子质量与电子质量的比值为： mp 1836 me
原子核的电荷数就是核中的质子数。
核半径的数量级为10-15 m 原子内十分空旷
第十七页，共二十八页。
典例分析
【例题1】美国物理学家密立根通过如图所示的实验装置，最先测出了电子的电荷量，被称为密立根
油滴实验.两块水平放置的金属板A、B分别与电源的正、负极相连接，板间产生匀强电场，方向
竖直向下，图中油滴由于带负电悬浮在两板间保持静止.
tan s L
原子的核式结构模型课件
二、电子的发现
1.汤姆孙的探究
(1)让阴极射线分别通过电场和磁场,根据偏转情况,证明它是B(A.
带正电 B.带负电)的粒子流并求出了它的比荷。
(2)换用不同材料的阴极做实验,所得比荷的数值都相同。证明这
种粒子是构成各种物质的共有成分。
(3)进一步研究新现象,不论是由于正离子的轰击,紫外光的照射,
金属受热还是放射性物质的自发辐射,都能发射同样的带电粒子—
核库仑斥力的作用,所以选项D错误,C正确。
答案:C
—电子。由此可见,电子是原子的组成部分,是比原子更基本的物
质单元。
2.密立根“油滴实验”
(1)精确测定电子电荷。
(2)电荷是量子化的。
3.电子的有关常量
→电性:负电
→电量: = 1.602 × 10-19 C,与氢离子
组成
阴极射线
电子 带电量相同
成分
→质量:e = 9.1 × 10-31 kg
四、α粒子散射实验
1.α粒子
α粒子是从放射性物质中发射出来的快速运动的粒子,含有两个
单位的正电荷,质量为氢原子质量的4倍。
2.实验方法
用α粒子源发射的α粒子束轰击金箔,用带有荧光屏的放大镜,在
水平面内不同方向对散射的α粒子进行观察,根据散射到各方向的α
粒子所占的比例,可以推知原子中正、负电荷的分布情况。
很小,但几乎占有全部质量,电子在正电体的外面运动。
2.原子核的电荷与尺度
原子结构
问题探究
1.1808年,英国化学家道尔顿根据化学实验的结果,发表了“原子
论”,说明物体是由原子组成的,同时他又断定:原子就像一个实心球,
是不能分割的,他的这种观点现在看来正确吗?
高中物理选修课件原子的核式结构模型电子的发现
β衰变
原子核放出γ光子（高能光子）的衰变过程， 质量数和电荷数均不变，通常伴随在α衰变或
β衰变之后。
γ衰变
原子核放出β粒子（电子）的衰变过程，质量 数不变，电荷数增加1，衰变后产生的新核在 元素周期表中的位置后移一位。
衰变规律
放射性元素的原子核衰变遵循一定的统计规 律，即半衰期规律。半衰期是指放射性元素 原子核数目减少一半所需的时间，具有统计 规律。
3
洪特规则和泡利原理
洪特规则指出，在同一个电子亚层中排 布的电子，总是尽先占据不同的轨道， 且自旋方向相同。泡利原理指出，在一 个原子轨道里，最多只能容纳2个电子， 而且它们的自旋方向相反。
元素周期表与元素周期律
元素周期表
元素周期表是按照元素的原子序数（即核电荷数）从小到大的顺序排列的。周期表有7个横行，称为7个周期； 有18个纵列，称为16个族（其中8、9、10三个纵列合称为一个族）。
量子力学对原子结构描述
波函数与概率幅
量子力学用波函数描述微观粒子状态，波函数的模平方表示粒子 在某处出现的概率幅。
能级与跃迁
原子中电子的能量是量子化的，即存在分立的能级。电子在不同能 级间跃迁时，会吸收或发射光子。
测不准原理
量子力学中有一个基本原理是测不准原理，即无法同时精确测量粒 子的位置和动量。
原子核的组成
原子核由质子和中子组成，质子带正电，中子不带电。
原子核的性质
原子核具有质量数（A）和电荷数（Z），质量数等于质子 数和中子数之和，电荷数等于质子数。原子核的半径很小 ，约为原子半径的万分之一。
原子核的稳定性
原子核是稳定的，但也有不稳定的原子核会自发地发生衰 变，放出射线并转变为另一种元素的原子核。
卢瑟福的核式结构模型
原子核放出γ光子（高能光子）的衰变过程， 质量数和电荷数均不变，通常伴随在α衰变或
β衰变之后。
γ衰变
原子核放出β粒子（电子）的衰变过程，质量 数不变，电荷数增加1，衰变后产生的新核在 元素周期表中的位置后移一位。
衰变规律
放射性元素的原子核衰变遵循一定的统计规 律，即半衰期规律。半衰期是指放射性元素 原子核数目减少一半所需的时间，具有统计 规律。
3
洪特规则和泡利原理
洪特规则指出，在同一个电子亚层中排 布的电子，总是尽先占据不同的轨道， 且自旋方向相同。泡利原理指出，在一 个原子轨道里，最多只能容纳2个电子， 而且它们的自旋方向相反。
元素周期表与元素周期律
元素周期表
元素周期表是按照元素的原子序数（即核电荷数）从小到大的顺序排列的。周期表有7个横行，称为7个周期； 有18个纵列，称为16个族（其中8、9、10三个纵列合称为一个族）。
量子力学对原子结构描述
波函数与概率幅
量子力学用波函数描述微观粒子状态，波函数的模平方表示粒子 在某处出现的概率幅。
能级与跃迁
原子中电子的能量是量子化的，即存在分立的能级。电子在不同能 级间跃迁时，会吸收或发射光子。
测不准原理
量子力学中有一个基本原理是测不准原理，即无法同时精确测量粒 子的位置和动量。
原子核的组成
原子核由质子和中子组成，质子带正电，中子不带电。
原子核的性质
原子核具有质量数（A）和电荷数（Z），质量数等于质子 数和中子数之和，电荷数等于质子数。原子核的半径很小 ，约为原子半径的万分之一。
原子核的稳定性
原子核是稳定的，但也有不稳定的原子核会自发地发生衰 变，放出射线并转变为另一种元素的原子核。
卢瑟福的核式结构模型
原子的核式结构课件
该模型对原子发光现象的解释－电子在其平衡位置作简谐振动的结果，原子所发出的光的频率就相当于这些振动的频率。
§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？
§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？
原子的核式结构模型(高中物理教学课件)完整版
电子的发现是物理学史上的重要事Байду номын сангаас。人们由此认识 到原子不是组成物质的最小微粒，原子本身也有结构。
二.原子的核式结构模型
1.枣糕模型：J.J.汤姆孙本人于1898 年提出了一种 模型。他认为，原子是一个球体，正电荷弥漫性 地均匀分布在整个球体内，电子镶嵌其中。有人 形象地把他的这个模型称为“西瓜模型”或“枣 糕模型”。
中发射出来的快速运动的粒子，质量为氢原子质量的4倍、 电子质量的7300倍。统计散射到各个方向的α粒子所占的 比例，可以推知原子中电荷的分布情况。除了金箔，当 时的实验还用了其他重金属箔，例如铂箔。现在我们知 道α粒子就是氦原子核。
二.原子的核式结构模型
3.实验现象： ①绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的 方向前进 ②少数粒子（约占1/8000）发生了大角度偏转 ③极少数偏转的角度甚至大于90度，甚至反弹
mv
B
qB
联立求得比荷：q m
E B2R
一.电子的发现
4.电子的发现：1897年，J.J.汤姆孙发现电子
1897年，J.J.汤姆孙根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况断 定，它的本质是带负电的粒子流，并求出了这种粒子的比荷。
他进一步发现，用不同材料的阴极做实验，所得比荷的数值都 是相同的。这说明不同物质都能发射这种带电粒子，它是构成各 种物质的共有成分。
03.原子的核式结构模型
这种从阴极发射出来的射线称为 阴极射线。
对这种射线本质的认识有两种观 点：一种观点认为，它是一种电 磁辐射；另一种观点认为，它是 带电微粒。
一.电子的发现
1.电子的发现：英国物理学家J. J. 汤姆孙认为阴 极射线是带电粒子流。为了证实这一点，从1890 年起他和他的助手进行了一系列实验研究。于 1897年，发现电子。
二.原子的核式结构模型
1.枣糕模型：J.J.汤姆孙本人于1898 年提出了一种 模型。他认为，原子是一个球体，正电荷弥漫性 地均匀分布在整个球体内，电子镶嵌其中。有人 形象地把他的这个模型称为“西瓜模型”或“枣 糕模型”。
中发射出来的快速运动的粒子，质量为氢原子质量的4倍、 电子质量的7300倍。统计散射到各个方向的α粒子所占的 比例，可以推知原子中电荷的分布情况。除了金箔，当 时的实验还用了其他重金属箔，例如铂箔。现在我们知 道α粒子就是氦原子核。
二.原子的核式结构模型
3.实验现象： ①绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的 方向前进 ②少数粒子（约占1/8000）发生了大角度偏转 ③极少数偏转的角度甚至大于90度，甚至反弹
mv
B
qB
联立求得比荷：q m
E B2R
一.电子的发现
4.电子的发现：1897年，J.J.汤姆孙发现电子
1897年，J.J.汤姆孙根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况断 定，它的本质是带负电的粒子流，并求出了这种粒子的比荷。
他进一步发现，用不同材料的阴极做实验，所得比荷的数值都 是相同的。这说明不同物质都能发射这种带电粒子，它是构成各 种物质的共有成分。
03.原子的核式结构模型
这种从阴极发射出来的射线称为 阴极射线。
对这种射线本质的认识有两种观 点：一种观点认为，它是一种电 磁辐射；另一种观点认为，它是 带电微粒。
一.电子的发现
1.电子的发现：英国物理学家J. J. 汤姆孙认为阴 极射线是带电粒子流。为了证实这一点，从1890 年起他和他的助手进行了一系列实验研究。于 1897年，发现电子。
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一个电荷的整数倍，斯托尼提出，用“电子”来命名这
个电荷的最小单位。
1897年，汤姆逊（J.J.Thomson）通过阴极射线管中
电子荷质比的测量，确定了电子的存在。
.
88
1897年，剑桥大学，卡文迪许实验室， J.J.Thomson
测得阴极射线速度比光速小2个数量级 测出了阴极射线的荷质比：e/me，注意
h 2 e E m (v lx )2 L v l x /2 v y 2 e E m (v lx )2 L v l x/2 e m E v lx
eE Ll
m
v
2 x
.
1100
1899年，Thomson利用云雾室测量 e 和 m e
e1.61 019 c me 1183氢 6 原子质量
.
1111
1909年，Millikan油滴实验精确测定 e
Millikan油滴实验测出单个电子的电荷
e4.8032(1442)1010esu 1.60218(496)21019c
m e9.109 (45 )7 3 1 4 0 2g 8
.
1122
The Nobel Prize in Physics 1906
Thomson模型的失败：与α粒子散射实验结果不符合。
.
1155
粒子散射实验
1909年，Geiger和Marsden发现粒子 (M 7300m e)经原 子散射后散射角大于 9 0 的概率约为1/8000，甚至达到180
“就像一枚15英寸的炮弹打在一张纸上又被反射回来一 样”
粒子源 真空室 散射箔
抽 气 管
闪烁计数器
α粒子源
.
E. Rutherford (1871-1937)
化学奖
铂 Geiger计数器 箔
俯视图
1166
Thomson模型大于90度角散射概率估算
P
R
P
Pmv
0
电子的质量很小，对α粒子（2e)运动的影响可以忽略； 只考虑原子中均匀分布的正电荷对α粒子的影响
1 2eZe F
4 R2 0
原子物理学
主要参考书
一、徐克尊等（中国科大），《近代物理学》 二、杨福家（复旦大学），《原子物理学》，上海
科学技术出版社 三、褚圣麟（北京大学），《原子物理学》，高等
教育出版社
.
11
课程内容纲要
1、Rutherford模型 2、Bohr原子模型 3、量子力学初步 4、电子的自旋，原子的能级与光谱的精细结构 5、核外电子的壳层结构 6、X射线
.
22
原子是物质结构的一个层次
固态，液态，气态，等离子态
分子，离子，原子集团
原子
电子，原子核（质子、 中子）
基本粒子
.
33
古代物质结构观
古代原子学说
➢不可无限分割，存在最小的结构单元 “端，体之无序最前者也。”——《墨子》。 序：次序、大小；最前：最初始的。 端是物质的最小结构单元。
ατομα ，希腊文“不可分割的”——德谟克利特。 atom，旧译“莫破”，即原子。
到（e/me）>1000（eH/mH），阴极射线 不是离子束。 这种粒子是各种元素的原子都有的， 共同的，是物质的一个组成部分
.
Sir Joseph Thomon
1856-1940 1897年发现电子
99
B + P1 A
P
l
O
E - P2
L
阴极射线实验装置示意图
m eLE lB h2 7.6107C/kg
原子是最小的实体，万物由原子和虚空组成，原子不可分不可变。 原子是带钩和角的，相互之间靠机械的嵌合结合
➢ 可以无限分割，物质是连续的 一尺之棰，日取其半，万世不竭----------庄子 物质是连续的，可以无限地分割-------亚里士多德
.
44
近代原子观的建立
起始于对物质化学性质的研究
1807年，John Dalton (1766–1844) （英）：倍比定律，提出原子论。 1811年，Amedeo Avogadro (1776–1856)（意）： 分子理论。 1869年，Менделеев（俄）：元素周期律。
J. J. Thomson (1856-1940)
in recognition of the great merits of his theoretical and experimental investigations on the conduction of electricity by gases
.
55
原子物理时代的序曲
X射线的发现：1895年 放射性的发现：1896年 电子的发现：1897年 放射性元素镭、钋的发现：1898年
.
66
现代原子学说
原子是物质结构的一个层次，介于分子和原子核之间。 原子本身也是有结构的。
1911年 Rutherford 原子核式结构模型 1913年 Bohr 原子量子理论 解释氢光谱 1924-1927 量子力学诞生 比以前更好地解释了原子现象
.
77
卢瑟福核式模型
一. 电子的发现
电子的发现并不是偶然的，在此之前已有丰富的积累。
1833年，法拉第（M.Faraday）提出电解定律，1mol 任何原子的单价离子永远带有相同的电量-即法拉第常数。 1859年，普吕克发现了阴极射线，发现真空放电管中阴 极射线在电场、磁场中的偏转
1874年，斯托尼（G.T.Stoney）指出原子所带电荷为
The Nobel Prize in Physics 1923
for his work on the elementary charge of electricity
and on the photoelectric effect
R. Millikan
(1868-1953)
.
1133
原子中存在一定数量的电子，带负电。
原子电中性，必定带有相同电量的正电荷， 承担了绝大部分质量。
正电部分和电子如何分布和运动的呢？
.
1144
原子的模型 之 Thomson原子模型
汤姆逊(Thomson)发现电子之后,对于原子中正负电荷
的分布他提出了一个模型：原子中带正电荷的部分均 匀分布在整个原子空间,电子镶嵌在其中。葡萄干布丁模
型或西瓜模型 同时该模型还进一步假定，电子分布在分离 的同心环上，每个环上的电子容量都不相同， 电子在各自的平衡位置附近做微振动。可以 发射电磁辐射，而且各层电子绕球心转动时 也会发光。这对于解释当时已有的实验结果、 元素的周期性以及原子的线光谱，似乎是成 功的。