高中物理選修3-5 第02節(jié) 原子的結(jié)構(gòu)

第02節(jié)原子的結(jié)構(gòu)湯姆生發(fā)現(xiàn)了電子，預(yù)示著原子不是組成物質(zhì)的最小微粒，原子本身具有一定的結(jié)構(gòu)。由于電子帶負(fù)電，質(zhì)量很小，原子是中性的，因此推斷出原子中還有帶正電的物質(zhì)，幾乎占有原子的全部質(zhì)量。思考：那么，這兩種物質(zhì)是怎樣構(gòu)成原子的呢？原子是一個(gè)球體，帶正電的部分均勻地分布在其中，質(zhì)量很小的電子則像布丁中的葡萄干一樣鑲嵌在內(nèi)。從經(jīng)典物理學(xué)的角度看，湯姆生的模型是很成功的。解釋原子是電中性的，電子在原子里是怎樣分布的。解釋原子為什么會(huì)發(fā)光，能估計(jì)出原子的大小約為一億分之一厘米。以湯姆生為首的英國(guó)劍橋?qū)W派，在原子物理學(xué)上所取得的這些驚人成就，使歐洲大陸上的物理學(xué)家都拜倒在他們的腳下。他的學(xué)生盧瑟福也接受了湯姆生的原子模型，因此他想用實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證其猜想。盧瑟福1909年~1911年，英國(guó)物理學(xué)家盧瑟福指導(dǎo)他的助手進(jìn)行了α粒子轟擊原子的實(shí)驗(yàn)。α粒子后來(lái)被證明是氦原子核，帶正電，由兩個(gè)中子和兩個(gè)質(zhì)子組成，其質(zhì)量約為電子的7300倍。α粒子穿過(guò)湯姆生的原子模型會(huì)出現(xiàn)怎樣的現(xiàn)象呢？小鐵球穿過(guò)未知區(qū)域演示實(shí)驗(yàn)1、鐵球速度幾乎不變，說(shuō)明未知區(qū)域有什么？（1）可能是空的，鐵球沒(méi)有受到力的作用。（2）可能是質(zhì)量很小的物體，粒子受到的作用力接近零。2、鐵球被吸收，說(shuō)明未知區(qū)域有什么？可能有質(zhì)量大的物體吸住或卡住鐵球3、鐵球出現(xiàn)偏轉(zhuǎn)或反彈，說(shuō)明未知區(qū)域有什么？碰到質(zhì)量較大的硬物體或彈性物體，鐵球受到較大的作用力，速度方向發(fā)生變化。α粒子穿過(guò)湯姆生的原子模型會(huì)出現(xiàn)怎樣的現(xiàn)象呢？α粒子散射實(shí)驗(yàn)α粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果：絕大多數(shù)α粒子穿過(guò)金箔后仍沿原來(lái)的方向前進(jìn)；少數(shù)α粒子發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn)；極少數(shù)α粒子的偏轉(zhuǎn)超過(guò)90度，有的甚至幾乎達(dá)到180度。湯姆生的葡萄干布丁模型無(wú)法解釋?duì)亮Ｗ由⑸鋵?shí)驗(yàn)由此可見(jiàn)，要解釋?duì)亮Ｗ由⑸鋵?shí)驗(yàn)只有建立新的原子模型。新的原子結(jié)構(gòu)應(yīng)是怎樣的呢？絕大多數(shù)α粒子幾乎不偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明：極少數(shù)α粒子發(fā)生大角度的偏轉(zhuǎn)，有的被彈回來(lái)，說(shuō)明：原子中絕大部分區(qū)域要么是真空，要么只分布有質(zhì)量和電量很小的東西。只有原子的大部分質(zhì)量和電荷都集中到一個(gè)很小的區(qū)域才有可能。盧瑟福對(duì)α粒子散射實(shí)驗(yàn)多方分析，提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型：原子的中心有一個(gè)帶正電的原子核，它幾乎集中了原子全部質(zhì)量，而電子則在核外空間繞核旋轉(zhuǎn)。半徑大?。〝?shù)量級(jí)）類(lèi)比原子約為10-10m足球場(chǎng)原子核約為10-15～10-14m一個(gè)硬幣盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型的建立過(guò)程1、湯姆生發(fā)現(xiàn)了電子2、湯姆生的原子葡萄干布丁模型猜想3