原子認(rèn)識(shí)的發(fā)展和結(jié)構(gòu)模型

原子認(rèn)識(shí)的發(fā)展和結(jié)構(gòu)模型第1頁，共93頁，2023年，2月20日，星期四章節(jié)內(nèi)容第一節(jié)對(duì)原子認(rèn)識(shí)的發(fā)展第二節(jié)原子結(jié)構(gòu)模型第三節(jié)原子的基本參數(shù)附錄1盧瑟福散射方法應(yīng)用實(shí)例第2頁，共93頁，2023年，2月20日，星期四第一節(jié)對(duì)原子認(rèn)識(shí)的發(fā)展第3頁，共93頁，2023年，2月20日，星期四是什麼把它們組合在一起？歷史回顧物質(zhì)世界是由什麼組成的？金、木、水、火、土？陰、陽？第4頁，共93頁，2023年，2月20日，星期四

公元前384～322年

古希臘哲學(xué)家亞里士多德和泰勒斯等提出“四元素說”萬物源于水自然現(xiàn)象歸于自然物質(zhì)水、空氣、土、火

第5頁，共93頁，2023年，2月20日，星期四公元前500～400年

古希臘人留基伯及其學(xué)生德謨克利特等古希臘哲學(xué)家首先提出“原子說”萬物是由大量的不可分割的微粒構(gòu)成的，即原子德謨克利特第6頁，共93頁，2023年，2月20日，星期四“原子”在沉睡了2000多年后……科學(xué)概念球1803道爾頓1803道耳頓原子—科學(xué)概念球

提出近代原子學(xué)說，他認(rèn)為原子是微小的不可分割的實(shí)心球體英國化學(xué)及物理學(xué)家第7頁，共93頁，2023年，2月20日，星期四電子的發(fā)現(xiàn)(實(shí)例)1897U.K.

Thomson湯姆遜

（1856-1940）實(shí)景照片P6第8頁，共93頁，2023年，2月20日，星期四陰極射線是帶負(fù)電的粒子陰極射線偏向正電極第9頁，共93頁，2023年，2月20日，星期四陰極射線是帶負(fù)電的粒子陰極射線受磁場(chǎng)影響而偏向第10頁，共93頁，2023年，2月20日，星期四Thomson：

1.確認(rèn)陰極射線為帶負(fù)電的電子流，稱這種粒子為電子。

2.測(cè)量電子的e/m值(e/m=1.76*1011庫侖/公斤)第11頁，共93頁，2023年，2月20日，星期四

實(shí)驗(yàn)上認(rèn)定:陰極射線是負(fù)電荷粒子,荷質(zhì)比是氫原子離子的1000多倍若電荷都為1個(gè)單位,則該粒子質(zhì)量為氫原子的1/1800,比氫原子小很多.命名為電子（現(xiàn)在精確值1/1840）？電子是人類發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)比原子還小的粒子，從原子中出來,原子在強(qiáng)電場(chǎng)下可被打破.突破了原子是組成物質(zhì)最小“磚塊”的認(rèn)識(shí)，促使人們向原子內(nèi)部探索，掀起了“分裂原子”的熱潮。湯姆遜第12頁，共93頁，2023年，2月20日，星期四1887考夫曼，1890舒斯特都曾得到過類似實(shí)驗(yàn)結(jié)果,但由于不相信陰極射線會(huì)是由粒子組成的,特別比原子還小很多,不可思議,沒有勇氣發(fā)表得到的結(jié)果。其他科學(xué)家的發(fā)現(xiàn)“當(dāng)真理碰到鼻尖上的時(shí)候還沒有得到真理的人”

——恩格斯第13頁，共93頁，2023年，2月20日，星期四道耳頓原子—科學(xué)概念球電子的發(fā)現(xiàn)打破了第14頁，共93頁，2023年，2月20日，星期四湯姆遜原子模型正電荷電子湯姆遜均勻分布在球體內(nèi)鑲嵌在球體內(nèi)原子的質(zhì)量集中在帶正電荷的部分湯姆遜英國物理學(xué)家(1856-1940)原子電中性原子=正電物質(zhì)+電子第15頁，共93頁，2023年，2月20日，星期四湯姆遜“原子模型”把當(dāng)時(shí)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論都綜合進(jìn)去了，被公認(rèn)為第一個(gè)比較完整的、科學(xué)的原子模型，影響很大電子在平衡位置做簡(jiǎn)諧振動(dòng)，發(fā)射和吸收特定頻率的電磁輻射可以解釋元素周期表某些事實(shí)，元素化學(xué)性質(zhì)，元素光譜線的差異等第16頁，共93頁，2023年，2月20日，星期四1903年，林納（Lenard)在研究陰極射線被物質(zhì)吸收的實(shí)驗(yàn)里發(fā)現(xiàn)“原子是十分空虛的”1904年，長(zhǎng)岡半太郎在此基礎(chǔ)上提出了“土星模型”，但沒有深入下去正電荷集中于中心，電子分布在繞正電球旋轉(zhuǎn)的園環(huán)上1909至1911年，英國物理學(xué)家盧瑟福（1871～1937）和他的合作者們做了用“粒子轟擊金箔的實(shí)驗(yàn)”否定了“湯姆遜模型”第17頁，共93頁，2023年，2月20日，星期四第二節(jié)原子結(jié)構(gòu)模型第18頁，共93頁，2023年，2月20日，星期四粒子撞擊金箔的實(shí)驗(yàn)放射源探測(cè)器背散射粒子金箔P12第19頁，共93頁，2023年，2月20日，星期四蓋革-馬斯頓散射實(shí)驗(yàn)裝置—

粒子撞擊金箔的實(shí)驗(yàn)鉛盒金箔

射線束熒光屏顯微鏡放射源(鐳)改進(jìn)的裝置第20頁，共93頁，2023年，2月20日，星期四易穿過原子，只能發(fā)生小角度散射Rrr電子的質(zhì)量很小，不到α粒子的七千分之一，碰到它，就像飛行的子彈碰到一粒塵埃一樣。運(yùn)動(dòng)方向不會(huì)發(fā)生明顯的改變?chǔ)亮Ｗ哟┻^原子時(shí)，它受到的原子內(nèi)部?jī)蓚?cè)正電荷的斥力相當(dāng)大一部分互相抵消，使α粒于偏轉(zhuǎn)的力不會(huì)很大每次碰撞偏轉(zhuǎn)角小于10-3rad，產(chǎn)生90o偏轉(zhuǎn)的幾率約為10-3500第21頁，共93頁，2023年，2月20日，星期四放射源(鐳)金箔小部分粒子發(fā)生偏轉(zhuǎn)閃光大部分粒子不發(fā)生偏轉(zhuǎn)極小部分粒子發(fā)生角度很大的偏轉(zhuǎn)(180o)粒子大角度散射現(xiàn)象,令盧瑟福感到驚奇產(chǎn)生90O偏轉(zhuǎn)的實(shí)驗(yàn)值為1/8000需要有很強(qiáng)的作用力,除非原子的大部分質(zhì)量和電荷集中到一個(gè)很小的核上,否則大角度散射是不可能的第22頁，共93頁，2023年，2月20日，星期四金原子核(集中原子的正電荷和質(zhì)量)粒子金原子大部分沒有偏轉(zhuǎn)原子核很小大角度偏轉(zhuǎn)迎頭撞擊金原子核微小偏轉(zhuǎn)正電荷的原子核對(duì)粒子產(chǎn)生斥力

粒子的偏轉(zhuǎn)第23頁，共93頁，2023年，2月20日，星期四R模型距核愈近力愈大，可能被大角度散射原子核原子盧瑟福設(shè)想的原子r第24頁，共93頁，2023年，2月20日，星期四原子“行星”模型1911年

原子中心有一個(gè)帶正電荷的核，它的質(zhì)量幾乎等于原子的全部質(zhì)量，電子在它的周圍沿著不同的軌道運(yùn)轉(zhuǎn)，就象行星環(huán)繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)一樣盧瑟福英籍新西蘭人（1871~1937）E.Rutherford(1871-1937)第25頁，共93頁，2023年，2月20日，星期四負(fù)電荷分布在原子核周圍,如何分布?原子不穩(wěn)定？盧瑟福散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:原子內(nèi)正電荷集中在中心,并載有原子絕大部分質(zhì)量99.99%以上叫原子核原子內(nèi)部十分空曠原子10-10米原子核10-15米第26頁，共93頁，2023年，2月20日，星期四假定如果散射僅由靜電相互作用引起,則有:N=N0nt(Ze2/4πε0mv2)2/Sin4(θ/2)薄片厚度原子數(shù)/cm3介電常數(shù)8.85×10-12A·s/V·m散射粒子數(shù)反比于Sin4(θ/2)公式推導(dǎo)：自學(xué)P14~21盧瑟福散射公式P14第27頁，共93頁，2023年，2月20日，星期四

Rutherford原子模型：類似行星繞太陽軌道半徑

r可以是任意值，能量就應(yīng)為連續(xù)，但是原子光譜卻是一些不連續(xù)的亮線：缺陷1：無法解釋原子光譜能量是不連續(xù)軌道半徑也是不連續(xù)

He的光譜線第28頁，共93頁，2023年，2月20日，星期四電子軌道的崩潰缺陷2：無法解釋原子的穩(wěn)定性園周運(yùn)動(dòng)為加速運(yùn)動(dòng)帶電粒子作加速度運(yùn)動(dòng)會(huì)放出能量電子逐漸失去能量，最后會(huì)掉進(jìn)原子核內(nèi)正負(fù)電荷中和，原子全部崩潰第29頁，共93頁，2023年，2月20日，星期四盧瑟福模型原子光譜的經(jīng)驗(yàn)規(guī)律普朗克的量子假說(1900年)愛因斯坦的光子假說(1905年)+++

1913年提出假說

原子能量不連續(xù)當(dāng)能級(jí)發(fā)生躍遷時(shí)，就發(fā)射出一定頻率的光尼玻爾（1885-1962）丹麥物理學(xué)家第30頁，共93頁，2023年，2月20日，星期四1.量子假說依據(jù)之一:黑體輻射

黑體輻射

“紫外災(zāi)難”熱輻射量子

普朗克（1858-1947）德國物理學(xué)家(1918諾貝爾物理獎(jiǎng))P32第31頁，共93頁，2023年，2月20日，星期四什么叫黑體輻射?物體對(duì)什么光都吸收而無反射所有物體都發(fā)射熱輻射用不透明材料制成一空心容器，壁上開一小孔，這個(gè)小孔可看成絕對(duì)黑體絕對(duì)黑體的模擬紅外線夜視鏡第32頁，共93頁，2023年，2月20日，星期四實(shí)驗(yàn)表明：一切物體是以電磁波的形式向外輻射能量輻射的能量與溫度有關(guān)，稱之為熱輻射輻射和吸收的能量恰相等時(shí)稱為熱平衡。此時(shí)溫度恒定不變第33頁，共93頁，2023年，2月20日，星期四熱電偶E(T,λ)光柵光譜儀T黑體研究黑體輻射的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖第34頁，共93頁，2023年，2月20日，星期四維恩位移定律實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：當(dāng)絕對(duì)黑體的溫度升高時(shí)，單色輻出度最大值對(duì)應(yīng)的m

向短波方向移動(dòng)第35頁，共93頁，2023年，2月20日，星期四瑞利和瓊斯用能量均分定理和電磁理論得出能量密度：*維恩根據(jù)經(jīng)典熱力學(xué)得出：實(shí)驗(yàn)瑞利-瓊斯維恩理論值T=1646k第36頁，共93頁，2023年，2月20日，星期四1893年,維恩得到E~的關(guān)系式，系統(tǒng)偏離單位時(shí)間單位面積黑體輻射的能量對(duì)波長(zhǎng)極短的紫外部分輻射能量密度E

完全違背實(shí)驗(yàn)事實(shí)經(jīng)典物理不可避免

“紫外災(zāi)難”“紫外災(zāi)難”1900~1905瑞利和金斯導(dǎo)出E~公式第37頁，共93頁，2023年，2月20日，星期四即物體發(fā)射或吸收電磁輻射只能以“量子”方式進(jìn)行，每個(gè)能量子的能量為:=h其中

h=6.626×10-34J·s稱為普朗克常數(shù)。對(duì)于頻率為的電磁輻射，物體只能以h為單位發(fā)射或吸收它。普朗克假設(shè)（1900年）第38頁，共93頁，2023年，2月20日，星期四

能量不連續(xù)的概念與經(jīng)典物理學(xué)是完全不相容的！普朗克導(dǎo)出了與實(shí)驗(yàn)結(jié)果極為符合的普朗克公式1900.12.14.--量子論誕生日普朗克公式利用內(nèi)插法將適用于短波的維恩公式和瑞利-金斯公式銜接起來第39頁，共93頁，2023年，2月20日，星期四1893年,維恩得到E~的關(guān)系式，系統(tǒng)偏離1900~1905瑞利和金斯導(dǎo)出E~公式單位時(shí)間單位面積黑體輻射的能量對(duì)波長(zhǎng)極短的紫外部分輻射能量密度E

完全違背實(shí)驗(yàn)事實(shí)經(jīng)典物理不可避免

“紫外災(zāi)難”第40頁，共93頁，2023年，2月20日，星期四

普朗克從理論上尋找對(duì)公式的解釋，發(fā)現(xiàn)只要假定輻射能不是連續(xù)變化，而只取某個(gè)單元能量的整數(shù)倍跳躍變化，就可做出合理解釋。1900/12/14

普朗克將能量不連續(xù)的假設(shè)報(bào)告了德國物理學(xué)會(huì)：熱輻射能量是一個(gè)基本單位量0=h的整數(shù)倍，h

稱做能量子

即輻射能量取值n0

其中n=0,1,2,3,4,5,

由此，得到的公式能夠很好地與黑體熱輻射實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合

并且短波區(qū)維恩公式；長(zhǎng)波區(qū)瑞利-金斯公式

第41頁，共93頁，2023年，2月20日，星期四普朗克用能量子假說導(dǎo)出的黑體輻射公式與實(shí)驗(yàn)結(jié)果精確相符,成為量子論的重要依據(jù)之一.第42頁，共93頁，2023年，2月20日，星期四兩種觀點(diǎn)的對(duì)比經(jīng)典物理:自然界無跳躍,連續(xù)變化新觀點(diǎn):自然界有跳躍,不連續(xù)(量子化)與傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)相矛盾,令許多人難以接受，普朗克本人也非常矛盾。但是，量子論是物理概念的一次革命、一次創(chuàng)新，更多的實(shí)驗(yàn)事實(shí)被發(fā)現(xiàn)，發(fā)展趨勢(shì)銳不可擋！第43頁，共93頁，2023年，2月20日，星期四

普朗克試圖3次修改量子論，甚至放棄自己提出的能量量子概念，力圖將其納入經(jīng)典物理范疇。普朗克回憶這段經(jīng)歷說：

花費(fèi)了15年的時(shí)間，付出了巨大的精力，企圖使基本作用量子與經(jīng)典理論調(diào)和的努力純屬“徒勞無益”，“近乎一場(chǎng)悲劇”。M.Planck(1858-1947)第44頁，共93頁，2023年，2月20日，星期四愛因斯坦（1878-1955）愛因斯坦第一個(gè)堅(jiān)持能量量子論1905年提出光量子解釋光電效應(yīng)1907年解釋了熱容量量子性質(zhì)Einstein(1878-1955)1905年（26歲）連續(xù)發(fā)表五篇論文《光量子論》《分子尺度新測(cè)定》《論動(dòng)體的電動(dòng)力學(xué)》等揭示了

“狹義相對(duì)論”基本原理第45頁，共93頁，2023年，2月20日，星期四2.量子假說依據(jù)之二:光電效應(yīng)

VA光RE-+電子eV0=(1/2)mv2P37第46頁，共93頁，2023年，2月20日，星期四實(shí)驗(yàn)結(jié)果10-9sti光電效應(yīng)具有瞬時(shí)性(同時(shí)產(chǎn)生)經(jīng)典物理認(rèn)為吸收能量需要時(shí)間光電流

吸收能量需要的時(shí)間?例:以光強(qiáng)為1μW/m2的光照射到鈉板上,要使電子獲得1eV的能量,需要1/3a.與經(jīng)典物理矛盾,是經(jīng)典物理最難理解的.第47頁，共93頁，2023年，2月20日，星期四

入射光的頻率高于閾頻率，才能產(chǎn)生光電流，否則無論光強(qiáng)I再大，都無光電流(與ν有關(guān),與I無關(guān))。而經(jīng)典認(rèn)為:有無光電效應(yīng)與頻率無關(guān)。CsKCuνν0V0遏制電壓V0依賴于光的頻率而與光強(qiáng)I無關(guān)；而經(jīng)典認(rèn)為光強(qiáng)越大，光電子的初動(dòng)能也越大。eV0=(1/2)mv2閾頻率第48頁，共93頁，2023年，2月20日，星期四愛因斯坦1905年提出了光量子假設(shè)（1）電磁輻射由光量子組成，每一個(gè)光量子的能量=h

其中h是普朗克常數(shù)（2）光量子具有“整體性”。一個(gè)光子只能整個(gè)地被電子吸收或放出。第49頁，共93頁，2023年，2月20日，星期四光電效應(yīng)的量子解釋

★光照射到金屬表面時(shí)，光子將全部能量hν傳遞給金屬中的電子。電子克服核的束縛而成為自由電子。

★光電子的最大初動(dòng)能只與入射光的頻率有關(guān)，與光的強(qiáng)度無關(guān)。逸出的電子的最大初動(dòng)能為(1/2)mv2=hν-φ逸出功第50頁，共93頁，2023年，2月20日，星期四ν0能量Em閾頻率頻率ννhν-φφ動(dòng)能動(dòng)能=(1/2)mv2=hν-φ第51頁，共93頁，2023年，2月20日，星期四

普朗克指責(zé)愛因斯坦光量子論

“太極端了”愛因斯坦的光量子假設(shè)成功地解釋了光電效應(yīng)，1922年因光電效應(yīng)獲諾貝爾物理獎(jiǎng)第52頁，共93頁，2023年，2月20日，星期四光源分光器（棱鏡或光柵）紀(jì)錄儀（感光底片或光電紀(jì)錄器）光譜儀3.量子假說依據(jù)之三:原子線狀光譜

玻爾1913年利用量子軌道的概念成功地解釋了原子線狀光譜，提出了現(xiàn)代原子模型。光譜電磁輻射頻率成分和強(qiáng)度分布的關(guān)系圖第53頁，共93頁，2023年，2月20日，星期四He光譜原子在不同定態(tài)之間躍遷，以電磁輻射形式吸收或發(fā)射能量。

h=En-Em頻率規(guī)則EnEm吸收發(fā)射hhE2E3第54頁，共93頁，2023年，2月20日，星期四4.德布洛依1924年提出物質(zhì)波概念5.海森堡1925年創(chuàng)立矩陣力學(xué)（量子力學(xué)）6.薛定諤1926年創(chuàng)立波動(dòng)量子力學(xué)

量子論終于取得了勝利!第55頁，共93頁，2023年，2月20日，星期四盧瑟福模型原子光譜的經(jīng)驗(yàn)規(guī)律普朗克的量子假說(1900年)愛因斯坦的光子假說(1905年)+++

1913年提出假說

原子能量不連續(xù)當(dāng)能級(jí)發(fā)生躍遷時(shí)，就發(fā)射出一定頻率的光尼玻爾（1885-1962）丹麥物理學(xué)家第56頁，共93頁，2023年，2月20日，星期四現(xiàn)代原子模型的建立1913尼玻爾（1885-1962）丹麥物理學(xué)家1912年6月12日一封信中寫道：“PerhapsIhavefoundoutaittleaboutthestructureofatoms”電子在原子核外空間的一定軌道上繞核做高速的圓周運(yùn)動(dòng)（1922年獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)）P44第57頁，共93頁，2023年，2月20日，星期四原子結(jié)構(gòu)原子殼層模型1913年

第一次提出角動(dòng)量量子化H原子中的電子處于分立（定態(tài)）能級(jí)上

這些電子是穩(wěn)定，不輻射能量解決了原子不穩(wěn)定和光譜不連續(xù)的困惑第58頁，共93頁，2023年，2月20日，星期四

電子云電子出現(xiàn)幾率的分布圖第59頁，共93頁，2023年，2月20日，星期四

電子只能存在某些特殊的軌道上才是穩(wěn)定的，在這些軌道上不會(huì)放射出電磁波，因此電子也不會(huì)損失能量在這個(gè)假設(shè)下，原子的激發(fā)光譜自然而然也是不連續(xù)的第60頁，共93頁，2023年，2月20日，星期四核外電子分層排布電子按能量高低在核外分層排布。1234567KLMNOPQ由內(nèi)到外，能量逐漸升高第61頁，共93頁，2023年，2月20日，星期四排布規(guī)律電子總是盡先排布在能量最低的電子層里K→L→M→N→O→P2→8→18→32→50→2n21→2→3→4→5→6每個(gè)電子層最多只能排布2n2個(gè)電子K層為最外層時(shí)，最多只能容納2個(gè)電子次外層最多不超過18個(gè)電子其它各層為最外層時(shí)，最多只能容納8個(gè)電子第62頁，共93頁，2023年，2月20日，星期四惰性氣體元素原子電子層排布核電荷數(shù)元素名稱元素符號(hào)各電子層的電子數(shù)KLMNOP最外層電子數(shù)2氦He2210氖Ne28818氬Ar288836氪Kr28188854氙Xe2818188886氡Rn2818321888各層最多電子數(shù)281832??第63頁，共93頁，2023年，2月20日，星期四原子結(jié)構(gòu)示意圖1第64頁，共93頁，2023年，2月20日，星期四原子結(jié)構(gòu)示意圖2第65頁，共93頁，2023年，2月20日，星期四弗蘭克－赫茲實(shí)驗(yàn)玻爾理論的驗(yàn)證1914年Franck和Hertz實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)原子經(jīng)電子碰撞后吸收能量的分立性K：熱陰極，發(fā)射電子KG區(qū)：電子加速，與Hg原子碰撞GA區(qū)：電子減速，能量大于0.5eV的電子可克服反向偏壓，產(chǎn)生電流P56第66頁，共93頁，2023年，2月20日，星期四非彈性碰撞，電子損失能量，激發(fā)Hg原子彈性碰撞，電子幾乎不損失能量電子經(jīng)過次加速和非彈性碰撞，能量全部損失，電流最小。第67頁，共93頁，2023年，2月20日，星期四K：旁熱式熱陰極，均勻發(fā)射電子，提高能量測(cè)量精度KG1區(qū)：電子加速G1G2區(qū)：電子與原子碰撞G2A區(qū)：電子減速1920年Hertz測(cè)得4.9eV以上的高激發(fā)能Franck改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置1924年缺陷：電子動(dòng)能達(dá)到4.9eV便經(jīng)碰撞失去能量，無法達(dá)到更高動(dòng)能。第68頁，共93頁，2023年，2月20日，星期四課堂練習(xí)11.下列原子結(jié)構(gòu)示意圖中,正確的是:2.某元素原子的原子核外有三個(gè)電子層,最外層有4個(gè)電子,該原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)為:A.14B.15C.16D.173.下列敘述正確的是:A.電子在原子核外作高速圓周運(yùn)動(dòng)B.電子云示意圖中的小黑點(diǎn)表示一個(gè)電子C.次外層電子數(shù)一定是2或8D.最外層只有一個(gè)電子的原子不一定是堿金屬元素的原子A.B.C.D.答案：1.B2.A3.D第69頁，共93頁，2023年，2月20日，星期四課堂練習(xí)21.根據(jù)下列敘述,寫出元素名稱并畫出原子結(jié)構(gòu)示意圖。（1）A元素原子核外M層電子數(shù)是L層電子數(shù)的1/2；___________

（2）B元素原子的最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的1.5倍；______

（3）C元素的次外層電子數(shù)是最外層電子數(shù)的1/4；________2.X和Y是原子序數(shù)小于18的元素，X原子比Y原子多1個(gè)電子層；X原子的最外層中只有1個(gè)電子；Y原子的最外層電子層中有7個(gè)電子。這兩種元素形成的化合物的化學(xué)式是__________________.答案：1.(1)硅284(2)硼23(3)氖282.NaF第70頁，共93頁，2023年，2月20日，星期四第三節(jié)原子基本參數(shù)第71頁，共93頁，2023年，2月20日，星期四一、原子的質(zhì)量1611.質(zhì)量單位原子質(zhì)量單位u(unit),12C質(zhì)量的1/121u=1.6605402×10-27kg=931.49432Mev/c2

MH=1.007825uMO=15.994915ump=1.007276u第72頁，共93頁，2023年，2月20日，星期四1eV:1個(gè)電子穿過1伏特電壓差所獲得的能量1eV=1.6

10-19焦耳

1keV=103eV1MeV=106eV

1GeV=109eV1TeV=1012eV1

GeV約相當(dāng)于蚊子飛行動(dòng)能的1/1000核科學(xué)使用的能量單位電子伏特(eV)1TeV第73頁，共93頁，2023年，2月20日，星期四2.原子質(zhì)量的計(jì)算m=M/NA原子質(zhì)量摩爾質(zhì)量阿伏伽德羅常數(shù)NA=6.022×1023/mol例:1mol12C的摩爾質(zhì)量為12g，故12u=12/NA1u=1/NA=1.6605402×10-27kg第74頁，共93頁，2023年，2月20日，星期四核素M（u）核素M（u）p1.00727612C12.0000001H1.00782514C14.0032422H2.01410214N14.0030743H3.01604916O15.9949153He3.01603027Al26.9815424He4.00260356Fe55.9349406Li6.015123208Pb207.9766417Li7.016004235U235.0439259Be9.012183238U238.050786一些原子的質(zhì)量第75頁，共93頁，2023年，2月20日，星期四二、電子的電荷和質(zhì)量

1923年獲諾貝爾獎(jiǎng)R.Millikan(1868-1953)

電子電荷的精確測(cè)定由密立根于1910年完成——“油滴實(shí)驗(yàn)”e=1.60217733×10-19C密立根發(fā)現(xiàn)電荷是量子化的

為什么？至今仍然是一個(gè)迷第76頁，共93頁，2023年，2月20日，星期四實(shí)驗(yàn)測(cè)得e/me可以定出電子的質(zhì)量為：me=9.1093897×10-31kg=0.511MeV/c2J.J.Thomson(1856-1940)1897年使用的放電管第77頁，共93頁，2023年，2月20日，星期四荷質(zhì)比的測(cè)定V計(jì)數(shù)12質(zhì)譜儀{動(dòng)能=qVMv2=qVqvH=Mv2/Rq/M=2Vc2/H2R2H,R固定,改變V,調(diào)壓法第78頁，共93頁，2023年，2月20日，星期四三、原子大小的估算A克AX原子有NA個(gè)

V=(4/3)πr3r

m=A/NAr3=3A/(4πρNA)m=ρ×V==ρ×(4/3)πr3第79頁，共93頁，2023年，2月20日，星期四不同原子的半徑元素A密度半徑/nmLi70.70.16Al272.70.16Cu638.90.14S322.070.18Pb20711.340.19第80頁，共93頁，2023年，2月20日，星期四附錄1盧瑟福散射方法應(yīng)用實(shí)例第81頁，共93頁，2023年，2月20日，星期四盧瑟福背散射分析（RBS)1盧瑟福散射實(shí)驗(yàn)的思考

1911由于觀測(cè)到大角度散射的粒子發(fā)現(xiàn)了原子核，表明大角度散射粒子載有原子核大小的信息。散射粒子是否還載有其他信息呢？背散射﹥90o

前向散射

基本思想：用“炮彈”轟擊研究“對(duì)象”,分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果，推知彈與靶有關(guān)信息。第82頁，共93頁，2023年，2月20日，星期四2盧瑟福散射理論指出018090E%7Li12C27Al197Au散射能量損失E=E0-Eb散射角在一定的實(shí)驗(yàn)條件下，散射粒子能量Eb

Eb(Mi，Zi，)90散射粒子能量差別大背散射粒子能量和強(qiáng)度（數(shù)目）載有信息:1）樣品成分（Zi