0原子核式模型ok

1、1主要參考書(shū)一、徐克尊等（中國(guó)科大），近代物理學(xué)二、楊福家（復(fù)旦大學(xué)），原子物理學(xué)，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社三、褚圣麟（北京大學(xué)），原子物理學(xué)，高等教育出版社原子物理學(xué)原子物理學(xué)2課程內(nèi)容綱要1、Rutherford模型2、Bohr原子模型3、量子力學(xué)初步4、電子的自旋，原子的能級(jí)與光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)5、核外電子的殼層結(jié)構(gòu)6、X射線3原子是物質(zhì)結(jié)構(gòu)的一個(gè)層次原子中子）電子，原子核（質(zhì)子、基本粒子分子，離子，原子集團(tuán)離子態(tài)固態(tài)，液態(tài)，氣態(tài)，等4原子是最小的實(shí)體，萬(wàn)物由原子和虛空組成，原子不可分不可變。原子是最小的實(shí)體，萬(wàn)物由原子和虛空組成，原子不可分不可變。 原子是帶鉤和角的，相互之間靠機(jī)械的嵌合結(jié)合原子

2、是帶鉤和角的，相互之間靠機(jī)械的嵌合結(jié)合51807年，John Dalton (17661844) （英）：倍比定律，提出原子論。1811年，Amedeo Avogadro (17761856)（意）： 分子理論。1869年，（俄）：元素周期律。6原子物理時(shí)代的序曲o X射線的發(fā)現(xiàn)：1895年o 放射性的發(fā)現(xiàn)：1896年o 電子的發(fā)現(xiàn)：1897年o 放射性元素鐳、釙的發(fā)現(xiàn)：1898年78一一. . 電子的發(fā)現(xiàn)電子的發(fā)現(xiàn)電子的發(fā)現(xiàn)并不是偶然的，在此之前已有豐富的積累。電子的發(fā)現(xiàn)并不是偶然的，在此之前已有豐富的積累。u1833年，法拉第（年，法拉第（M.Faraday）提出電解定律，）提出電解定律，

3、1mol任何原子的單價(jià)離子永遠(yuǎn)帶有相同的電量任何原子的單價(jià)離子永遠(yuǎn)帶有相同的電量-即法拉第常數(shù)。即法拉第常數(shù)。u1874年，斯托尼（年，斯托尼（G.T.Stoney）指出原子所帶電荷為）指出原子所帶電荷為一個(gè)電荷的整數(shù)倍，斯托尼提出，用一個(gè)電荷的整數(shù)倍，斯托尼提出，用“電子電子”來(lái)命名這來(lái)命名這個(gè)電荷的最小單位。個(gè)電荷的最小單位。u1897年，湯姆遜（年，湯姆遜（J.J.Thomson）通過(guò)陰極射線管中）通過(guò)陰極射線管中電子荷質(zhì)比的測(cè)量，確定了電子的存在。電子荷質(zhì)比的測(cè)量，確定了電子的存在。u18591859年，普呂克發(fā)現(xiàn)了陰極射線，發(fā)現(xiàn)真空放電管中陰年，普呂克發(fā)現(xiàn)了陰極射線，發(fā)現(xiàn)真空放電管中

4、陰極射線在電場(chǎng)、磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)極射線在電場(chǎng)、磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)918971897年，劍橋大學(xué)，卡文迪許實(shí)驗(yàn)室，年，劍橋大學(xué)，卡文迪許實(shí)驗(yàn)室，J.J.ThomsonJ.J.Thomsonu 測(cè)得陰極射線速度比光速小測(cè)得陰極射線速度比光速小2個(gè)數(shù)量級(jí)個(gè)數(shù)量級(jí)u 測(cè)出測(cè)出了陰極射線的荷質(zhì)比：了陰極射線的荷質(zhì)比：e/me/me e，注意注意到（到（e/me/me e）10001000（e eH H/ /m mH H），陰極射線），陰極射線不是不是離子束。離子束。u 這種粒子這種粒子是各種元素的原子都有的，是各種元素的原子都有的，共同的，是物質(zhì)的一個(gè)組成部分共同的，是物質(zhì)的一個(gè)組成部分Sir Joseph Th

5、omon1856-1940 1897年發(fā)現(xiàn)電子10727.6 10/eEhC kgmLlBAP1P2OP陰極射線實(shí)驗(yàn)裝置示意圖陰極射線實(shí)驗(yàn)裝置示意圖l22/ 2/ 2()()22yxxxxxeElLleElLleE lhvm vvm vvm v2xeE Llm v11eemce19106 . 1氫原子質(zhì)量18361em12eMillikan油滴實(shí)驗(yàn)測(cè)出單個(gè)電子的電荷油滴實(shí)驗(yàn)測(cè)出單個(gè)電子的電荷cesue191010)46(6021892. 110)14(803242. 4gme2810)47(109534. 913 1415湯姆遜湯姆遜(Thomson)(Thomson)發(fā)現(xiàn)電子之后發(fā)現(xiàn)電子之后

6、, ,對(duì)于原子中正負(fù)電荷對(duì)于原子中正負(fù)電荷的分布他提出了一個(gè)模型：的分布他提出了一個(gè)模型：原子中帶正電荷的部分均原子中帶正電荷的部分均勻分布在整個(gè)原子空間勻分布在整個(gè)原子空間, ,電子鑲嵌在其中。電子鑲嵌在其中。Thomson原子模型原子模型同時(shí)該模型還進(jìn)一步假定，電子分布在分離同時(shí)該模型還進(jìn)一步假定，電子分布在分離的同心環(huán)上，每個(gè)環(huán)上的電子容量都不相同，的同心環(huán)上，每個(gè)環(huán)上的電子容量都不相同，電子在各自的平衡位置附近做微振動(dòng)?？梢噪娮釉诟髯缘钠胶馕恢酶浇鑫⒄駝?dòng)?？梢园l(fā)射電磁輻射，而且各層電子繞球心轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)發(fā)射電磁輻射，而且各層電子繞球心轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)也會(huì)發(fā)光。這對(duì)于解釋當(dāng)時(shí)已有的實(shí)驗(yàn)結(jié)果、也會(huì)發(fā)光。

7、這對(duì)于解釋當(dāng)時(shí)已有的實(shí)驗(yàn)結(jié)果、元素的周期性以及原子的線光譜，似乎是成元素的周期性以及原子的線光譜，似乎是成功的。功的。Thomson模型的失?。号c模型的失?。号c粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果不符合。粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果不符合。1690(7300)eMm真空室粒子源散射箔抽氣管閃爍計(jì)數(shù)器粒子源鉑箔Geiger計(jì)數(shù)器俯視圖俯視圖化學(xué)獎(jiǎng)化學(xué)獎(jiǎng)17Thomson模型大于90度角散射概率估算20241ReZeFvRRZe220241tFP0PPRPvmP0P332012(/)4eZe rRFr18mvvRRZePP12412200202214mvRZeERZe024EZR5A1105 .1對(duì)鉑（Pt），Z=78，取E=5

8、MeV4100002102的幾率小于理論上，1/8000而實(shí)驗(yàn)上卻不小于1微米厚，多次散射19 粒子散射實(shí)驗(yàn)粒子散射實(shí)驗(yàn)否定了否定了湯姆遜的原子模型，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，盧瑟福湯姆遜的原子模型，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，盧瑟福于于19111911年提出了原子的核式模型。年提出了原子的核式模型。 原子中心有一個(gè)極小的原子核，它集中了全部的正電荷和幾乎所有原子中心有一個(gè)極小的原子核，它集中了全部的正電荷和幾乎所有的質(zhì)量，所有電子都分布在它的周圍。的質(zhì)量，所有電子都分布在它的周圍。盧瑟福核式模型盧瑟福核式模型202302202424cZe rrRRFZerRr22024cZeFrThomson原子模型原子模型 Rut

9、herford核核式模型式模型21Obb22012Emv22dtdmrbmv20散射角粒子原子核Ze瞄準(zhǔn)距離:b0vv00cos2cos2dtFmv20vvyrF230220cos2sin2dtFrbmv2222022cos42cosdZedFr2cos2422sin20220ZebmvbmvZectg202022庫(kù)侖散射公式24bEZebmvZectg20202042142定義：庫(kù)侖因子21402ctgEZeb EZemvZea1422114202200222ctgab 點(diǎn)到點(diǎn)點(diǎn)到點(diǎn)252222sin2 sindSrdddrr d2cos2sin4bdbd2:圓環(huán)面積drdbdbdRuthe

10、rford散射公式（大量粒子對(duì)大量靶原子的散射26dd2cos2sin42sin414220220dmvZed2cos122224sin(sin)22dbdbd22ctgab dd被稱為有效散射截面，或微分截面。被稱為有效散射截面，或微分截面。面到點(diǎn)面到點(diǎn)27NAtN NtddANndn散射到d立體角內(nèi)的粒子數(shù)為:nNtddn2202204412sinmvZeNntddnndnd個(gè) 粒子射到箔上，個(gè)散射到 方向的立體角內(nèi)面到面面到面28粒子源粒子源鉑金膜鉑金膜Geiger計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器4sin.2dnConst293、散射公式討論：、散射公式討論：41dd1 sin2n、在同一粒子源和同一散射物：ddnt2、相同散射角 ：23ddnE、同一散射物，相同散射角： 24ddnZ、同一 源、散射角，相同N t ，不同靶材：30d, 031NrEmrmmrvmbmvrZevmmv0022204221211410mrm)2sin11 (1422002mvZerm-1010m原子半徑：32Rutherford公式公式提供了一種分析物質(zhì)結(jié)構(gòu)的方法：提供了一種分析物質(zhì)結(jié)構(gòu)的方法：提供了一種材料分析的手段：提供了一種材料分析的手段：盧瑟福背散射（盧