原子物理(00001)市公开课一等奖百校联赛特等奖课件.pptx

第一章：原子基本情况：第一章：原子基本情况：卢斯福模型卢斯福模型第一节第一节 从哲学到科学原子论从哲学到科学原子论第二节第二节 原子结构卢斯福模型原子结构卢斯福模型第三节第三节 卢斯福散射公式卢斯福散射公式第四节第四节 卢斯福公式试验验证卢斯福公式试验验证Atomic Physics 原子物理学原子物理学结束第五节第五节 原子核大小推断原子核大小推断第六节第六节 行星模型意义与困难行星模型意义与困难第1页第一节：原子论第一节：原子论第一章：原子基本情况：卢斯福模型第一章：原子基本情况：卢斯福模型“原子原子”一词来自希腊文，意思是一词来自希腊文，意思是“不可不可分割分割”。在公元前。在公元前4 4世纪，古希腊哲学家世纪，古希腊哲学家德漠德漠克利特克利特(Democritus)(Democritus)提出这一概念，并把它提出这一概念，并把它看作物质最小单元。看作物质最小单元。定比定律定比定律：倍比倍比定律：定律：元素按一定物质比相互化合。元素按一定物质比相互化合。若两种元素能生成几个化合物，若两种元素能生成几个化合物，则在这些化合物中，与一定质量则在这些化合物中，与一定质量甲元素化合乙元素质量，互成简甲元素化合乙元素质量，互成简单整数比。单整数比。关于卢关于卢斯福斯福原子原子电子电子 在十九世纪，人们在大量试验中认识了一在十九世纪，人们在大量试验中认识了一些定律，如：些定律，如：结束目录nextback甲烷中碳氢比是4.3:4;而乙烯中碳氢比是4.3:2 黑色氧化铜与红色氧化铜，相同氧所对应铜质量是两倍关系。第2页 在此基础上，将元素是那种用已知化学方法不能深入分析物质，同原子论观点结合起来，18道尔顿提出了他原子学说，他认为:1.1.一定质量某种元素，由极大数目标该元一定质量某种元素，由极大数目标该元 素原子所组成；素原子所组成；2.2.同种元素全部原子，都含有相同质同种元素全部原子，都含有相同质 量，不一样元素原子，质量也不相同；量，不一样元素原子，质量也不相同；3.3.两种能够化合元素，它们原子可能按两种能够化合元素，它们原子可能按 几个不一样比率化合成几个化合物分子。几个不一样比率化合成几个化合物分子。第一节：原子论第一节：原子论第一章：原子基本情况：卢斯福模型第一章：原子基本情况：卢斯福模型原子原子电子电子关于卢关于卢斯福斯福结束目录nextback第3页第一节：原子论第一节：原子论第一章：原子基本情况：卢斯福模型第一章：原子基本情况：卢斯福模型 依据依据道尔顿原子学说道尔顿原子学说，我们能够对简单无，我们能够对简单无机化学中化合物生成给予定量解释，反过来，机化学中化合物生成给予定量解释，反过来，许多试验也证实了原子学说；而且人们发觉气许多试验也证实了原子学说；而且人们发觉气态物质参加化学反应时元素重量与体积也遵照态物质参加化学反应时元素重量与体积也遵照上述规律。上述规律。盖盖吕萨克定律吕萨克定律告诉我们，在每一个生成告诉我们，在每一个生成或分解气体中，组分和化合物气体体积彼此之或分解气体中，组分和化合物气体体积彼此之间含有简单整数比，与前述规律进行对比，我间含有简单整数比，与前述规律进行对比，我们能够得到这么结论：们能够得到这么结论：气体体积与其中所含粒子数目相关。阿伏伽德气体体积与其中所含粒子数目相关。阿伏伽德罗定律告诉我们，同温同压下，相同体积不一样气罗定律告诉我们，同温同压下，相同体积不一样气体含有相等数目标分子。体含有相等数目标分子。原子原子电子电子关于卢关于卢斯福斯福结束目录nextback第4页第一节：原子论第一节：原子论第一章：原子基本情况：卢斯福模型第一章：原子基本情况：卢斯福模型 当原子学说逐步被人们接收以后，人们当原子学说逐步被人们接收以后，人们又面临着新问题：又面临着新问题：原子有多大？原子有多大？原子内部有什么？原子内部有什么？原子是最小粒子吗？原子是最小粒子吗？.原子原子电子电子关于卢关于卢斯福斯福结束目录nextback第5页第一节：原子论第一节：原子论第一章：原子基本情况：卢斯福模型第一章：原子基本情况：卢斯福模型假设某固体元素原子是球状，半径为假设某固体元素原子是球状，半径为r r米，米，原子之间是紧密地堆积在一起。若该元素原原子之间是紧密地堆积在一起。若该元素原子量为子量为A A，那么，那么1mol1mol该原子质量为该原子质量为A A，若这种，若这种原子质量密度为原子质量密度为 ,那么那么A A克原子总克原子总体积为体积为 ，一个原子占有体积为，一个原子占有体积为 ，即，即 所以原子半径所以原子半径 ，依此能够算出不一样原子半径，以下表所，依此能够算出不一样原子半径，以下表所表示：表示：原子原子电子电子关于卢关于卢斯福斯福结束目录nextback第6页第一节：原子论第一节：原子论第一章：原子基本情况：卢斯福模型第一章：原子基本情况：卢斯福模型元素元素原子量原子量质量密度质量密度原子半径原子半径（m）Li 7 0.7 1.610-10Al 27 2.7 1.610-10Cu 63 8.9 1.410-10S 32 2.07 1.810-10Pb 207 11.34 1.910-10不一样原子半径不一样原子半径原子原子电子电子关于卢关于卢斯福斯福结束目录nextback第7页第二节：原子结构模型第二节：原子结构模型第一章：原子基本情况：卢斯福模型第一章：原子基本情况：卢斯福模型 电子发觉并不是偶然，在此之前已经有丰电子发觉并不是偶然，在此之前已经有丰富积累。富积累。18，阿伏伽德罗（A.Avogadno）定律问世，提出1mol任何原子数目都是6.022169*1023个。1833 1833年，年，法拉第（法拉第（M.FaradayM.Faraday）提出电解定提出电解定律，律，1mol1mol任何原子单价离子永远带有相同电量任何原子单价离子永远带有相同电量-即法拉第常数。即法拉第常数。原子原子电子电子关于卢关于卢斯福斯福结束目录nextback第8页第二节：原子结构模型第二节：原子结构模型第一章：原子基本情况：卢斯福模型第一章：原子基本情况：卢斯福模型 1874 1874年，年，斯迪尼（斯迪尼（G.T.StoneyG.T.Stoney）综合上述综合上述两个定律，指出原子所带电荷为一个电荷整数两个定律，指出原子所带电荷为一个电荷整数倍，这个电荷是斯迪尼提出，用倍，这个电荷是斯迪尼提出，用“电子电子”来命来命名这个电荷最小单位。名这个电荷最小单位。但实际上确认电子存在，但实际上确认电子存在，却是却是2020多年后多年后汤姆逊汤姆逊工作工作.18971897年，年，汤姆逊（汤姆逊（J.J.ThomsonJ.J.Thomson）发觉电子：发觉电子：经过阴极射线管中电子荷质比测量，汤姆逊经过阴极射线管中电子荷质比测量，汤姆逊（J.J.ThomsonJ.J.Thomson）预言了电子存在。）预言了电子存在。原子原子电子电子关于卢关于卢斯福斯福结束目录nextback第9页第二节：原子结构模型第二节：原子结构模型第一章：原子基本情况：卢斯福模型第一章：原子基本情况：卢斯福模型 在在汤姆逊汤姆逊(Thomson)(Thomson)发觉电子之后发觉电子之后,对于对于原子中正负电荷分布他提出了一个在当初看原子中正负电荷分布他提出了一个在当初看来较为合理模型来较为合理模型.即即原子中带正电部分均匀分布在原子体内原子中带正电部分均匀分布在原子体内,电子镶嵌在其中，人们称之为电子镶嵌在其中，人们称之为 葡萄干面包模葡萄干面包模型型.Rutherford模模型提出型提出Thomson模型模型散射试验散射试验Thomson模模型失败型失败结束目录nextback第10页第二节：原子结构模型第二节：原子结构模型第一章：原子基本情况：卢斯福模型第一章：原子基本情况：卢斯福模型 汤姆逊汤姆逊(Thomson)(Thomson)模型模型认认为为,原子中正电荷均匀分布在原子中正电荷均匀分布在原子球体内，电子镶嵌在其原子球体内，电子镶嵌在其中。原子如同西瓜，瓜瓤好中。原子如同西瓜，瓜瓤好比正电荷，电子如同瓜籽分比正电荷，电子如同瓜籽分布在其中。布在其中。同时该模型还深入假定，电子分布在分离同时该模型还深入假定，电子分布在分离同心环上，每个环上电子容量都不相同，电子同心环上，每个环上电子容量都不相同，电子在各自平衡位置附近做微振动。因而能够发出在各自平衡位置附近做微振动。因而能够发出不一样频率光，而且各层电子绕球心转动时也不一样频率光，而且各层电子绕球心转动时也会发光。这对于解释当初已经有试验结果、元会发光。这对于解释当初已经有试验结果、元素周期性以及原子线光谱，似乎是成功。素周期性以及原子线光谱，似乎是成功。Rutherford模模型提出型提出Thomson模型模型散射试验散射试验Thomson模模型失败型失败结束目录nextback第11页第二节：原子结构模型第二节：原子结构模型第一章：原子基本情况：卢斯福模型第一章：原子基本情况：卢斯福模型粒子散射试验是卢瑟福于19设计，以后依据试验结果，卢斯福否定了汤姆逊模型并提出了原子核式模型Rutherford模模型提出型提出Thomson模型模型散射试验散射试验Thomson模模型失败型失败结束目录nextback第12页第二节：原子结构模型第二节：原子结构模型第一章：原子基本情况：卢斯福模型第一章：原子基本情况：卢斯福模型 卢瑟福1871年8月30日生于新西兰纳尔逊，毕业于新西兰大学和剑桥大学。1898年到加拿大任马克歧尔大学物理学教授，达9年之久，这期间他在放射性方面研究，贡献极多。19，任曼彻斯特大学物理学教授。19因对放射化学研究荣获诺贝尔化学奖。19任剑桥大学教授，并任卡文迪许试验室主任。1931年英王授予他勋爵桂冠。1937年10月19日逝世。关于卢关于卢斯福斯福原子原子电子电子结束目录nextback第13页第二节：原子结构模型第二节：原子结构模型第一章：原子基本情况：卢斯福模型第一章：原子基本情况：卢斯福模型 试验装置如上图所表示。放射源试验装置如上图所表示。放射源 R R 中发出一细束中发出一细束粒子，直射到金属箔上以后，因为各粒子，直射到金属箔上以后，因为各粒子所受金属箔粒子所受金属箔中原子作用不一样，所以沿着不一样方向散射。荧光屏中原子作用不一样，所以沿着不一样方向散射。荧光屏S S及放大镜及放大镜M M能够沿着以能够沿着以F F为中心圆弧移动。当为中心圆弧移动。当S S和和M M对准某对准某一方向上一方向上,经过经过F F而在这个方向散射而在这个方向散射粒子就射到粒子就射到S S上而产上而产生闪光，用放大镜生闪光，用放大镜M M观察闪光，就能统计下单位时间内在观察闪光，就能统计下单位时间内在这个方向散射这个方向散射粒子数。从而能够研究粒子数。从而能够研究粒子经过金属粒子经过金属箔后按不一样散射角箔后按不一样散射角分布情况。分布情况。Rutherford模模型提出型提出Thomson模型模型散射试验散射试验Thomson模模型失败型失败结束目录nextback第14页第二节：原子结构模型第二节：原子结构模型第一章：原子基本情况：卢斯福模型第一章：原子基本情况：卢斯福模型Rutherford模模型提出型提出Thomson模型模型散射试验散射试验Thomson模模型失败型失败结束目录nextback 试验中观察到大多数粒子穿过金箔后试验中观察到大多数粒子穿过金箔后发生约一度偏转。但有少数发生约一度偏转。但有少数粒子粒子偏转角偏转角度很大度很大,超出超出90度以上度以上,甚至到达甚至到达180度，度，发生背散射。发生背散射。粒子发生这么大角度散射，说明它受到力很粒子发生这么大角度散射，说明它受到力很大。大。汤姆逊模型是否能够提供如此大力？汤姆逊模型是否能够提供如此大力？第15页第二节：原子结构模型第二节：原子结构模型第一章：原子基本情况：卢斯福模型第一章：原子基本情况：卢斯福模型 因为核式模型正电荷集中在原子中心很小因为核式模型正电荷集中在原子中心很小区域，所以无限靠近核时，作用力会变得很区域，所以无限靠近核时，作用力会变得很大，而汤姆逊模型在原子中心附近则不能提大，而汤姆逊模型在原子中心附近则不能提供很强作用力。供很强作用力。能够经过计算来看一看，能够经过计算来看一看，按照汤姆逊模型，按照汤姆逊模型，粒子最大偏转角可能是多少粒子最大偏转角可能是多少。Rutherford模模型提出型提出Thomson模型模型散射试验散射试验Thomson模模型失败型失败结束目录nextback第16页第二节：原子结构模型第二节：原子结构模型第一章：原子基本情况：卢斯福模型第一章：原子基本情况：卢斯福模型假设有一个符合汤假设有一个符合汤姆逊带电球体，即姆逊带电球体，即均匀带电。那么当均匀带电。那么当粒子射向它时，粒子射向它时，其其所受作用力所受作用力:F(r)=Rutherford模模型提出型提出Thomson模型模型散射试验散射试验Thomson模模型失败型失败结束目录nextback第17页第二节：原子结构模型第二节：原子结构模型第一章：原子基本情况：卢斯福模型第一章：原子基本情况：卢斯福模型 对于汤姆逊模型而言，只有掠入射对于汤姆逊模型而言，只有掠入射(r=Rr=R)时时,入射入射 粒子受力最大，设为粒子受力最大，设为 F Fmaxmax ，我们，我们来看看此条件下来看看此条件下 粒子粒子最大偏转角最大偏转角是多少？是多少？如上图如上图,我们假设我们假设 粒子以速度粒子以速度 V V 射来射来,且且在原子附近度过整个时间内均受到在原子附近度过整个时间内均受到 F Fmax max 作用作用,那么那么会产生多大角度散射会产生多大角度散射呢呢?Rutherford模模型提出型提出Thomson模型模型散射试验散射试验Thomson模模型失败型失败结束目录nextback第18页第二节：原子结构模型第二节：原子结构模型第一章：原子基本情况：卢斯福模型第一章：原子基本情况：卢斯福模型解解:由由动量定理动量定理得得其中其中 表示表示粒子在原子附近度过时粒子在原子附近度过时间间.代入代入F Fmaxmax值值,解得解得:所以所以tg值很小值很小,所以所以近似近似有有Rutherford模模型提出型提出Thomson模型模型散射试验散射试验Thomson模模型失败型失败结束目录nextback(1)(1)第19页第二节：原子结构模型第二节：原子结构模型第一章：原子基本情况：卢斯福模型第一章：原子基本情况：卢斯福模型 上面计算我们上面计算我们没有考虑核外电子没有考虑核外电子影响影响,这是这是因为电子质量仅为因为电子质量仅为粒子质量粒子质量1/80001/8000,它作用它作用是能够忽略是能够忽略,即使发生对头碰撞即使发生对头碰撞,影响也是微小影响也是微小,当当粒子与电子发生正碰时粒子与电子发生正碰时,能够近似看作弹能够近似看作弹性碰撞性碰撞,动量与动能均守恒动量与动能均守恒Rutherford模模型提出型提出Thomson模型模型散射试验散射试验Thomson模模型失败型失败结束目录nextback第20页第二节：原子结构模型第二节：原子结构模型第一章：原子基本情况：卢斯福模型第一章：原子基本情况：卢斯福模型即即解得解得所以上式化为所以上式化为所以所以(2)(2)Rutherford模模型提出型提出Thomson模型模型散射试验散射试验Thomson模模型失败型失败结束目录nextback第21页第二节：原子结构模型第二节：原子结构模型第一章：原子位形：卢斯福模型第一章：原子位形：卢斯福模型综合综合(1)(1),(2)(2)两式知两式知假如以能量为假如以能量为5MeV粒子轰击金箔粒子轰击金箔,最大偏转最大偏转角为角为即在上述两种情形下即在上述两种情形下,粒子散射角都很小粒子散射角都很小,故故TomsonTomson模型不成立模型不成立Rutherford模模型提出型提出Thomson模型模型散射试验散射试验Thomson模模型失败型失败结束目录nextback第22页第二节：原子结构模型第二节：原子结构模型第一章：原子基本情况：卢斯福模型第一章：原子基本情况：卢斯福模型 粒子散射试验否定了汤姆逊原子模型，依据试验结果，卢瑟福于19提出了原子核式模型。原子中心有一个极小原子核，它集中了全部原子中心有一个极小原子核，它集中了全部正电荷和几乎全部质量，全部电子都分布在它正电荷和几乎全部质量，全部电子都分布在它周围周围.Rutherford模模型提出型提出Thomson模型模型散射试验散射试验Thomson模模型失败型失败结束目录nextback第23页第二节：原子结构模型第二节：原子结构模型第一章：原子基本情况：卢斯福模型第一章：原子基本情况：卢斯福模型Rutherford模模型提出型提出Thomson模型模型散射试验散射试验Thomson模模型失败型失败结束目录nextback第24页第二节：原子结构模型第二节：原子结构模型第一章：原子基本情况：卢斯福模型第一章：原子基本情况：卢斯福模型Rutherford模模型提出型提出Thomson模型模型散射试验散射试验Thomson模模型失败型失败结束目录nextback第25页第二节：原子结构模型第二节：原子结构模型第一章：原子基本情况：卢斯福模型第一章：原子基本情况：卢斯福模型 卢瑟福依据构想模型，从理论上推导出散卢瑟福依据构想模型，从理论上推导出散射公式，并射公式，并被盖革被盖革-马斯顿试验马斯顿试验所验证，核式所验证，核式模型从而被普遍接收。模型从而被普遍接收。Rutherford模模型提出型提出Thomson模型模型散射试验散射试验Thomson模模型失败型失败结束目录nextback第26页第三节：卢瑟福散射公式第三节：卢瑟福散射公式第一章：原子基本情况：卢斯福模型第一章：原子基本情况：卢斯福模型卢瑟福指导思想是：卢瑟福指导思想是：能够得到一个由试验量化检验理论公式能够得到一个由试验量化检验理论公式Rutherford公式公式库仑散射库仑散射公式公式结束目录nextback 首先得到单个原子对首先得到单个原子对粒子散射角度粒子散射角度与粒子入射距离与粒子入射距离b b关系。关系。再由此得可由试验检验再由此得可由试验检验粒子束在薄膜粒子束在薄膜上散射时出现不一样角度上散射时出现不一样角度概率及其与相关概率及其与相关参数关系。参数关系。最终，经过试验检验理论。最终，经过试验检验理论。卢瑟福理论最终不但得到试验验证，还可由该理论，卢瑟福理论最终不但得到试验验证，还可由该理论，经过试验数据推算正电部分大小。算得正电部分很小，经过试验数据推算正电部分大小。算得正电部分很小，所以称为原子核，该模型也因而称为核式模型所以称为原子核，该模型也因而称为核式模型。第27页第三节：卢瑟福散射公式第三节：卢瑟福散射公式第一章：原子基本情况：卢斯福模型第一章：原子基本情况：卢斯福模型库仑散射库仑散射公式公式Rutherford公式公式结束目录nextback单原子散射单原子散射第28页第三节：卢瑟福散射公式第三节：卢瑟福散射公式第一章：原子基本情况：卢斯福模型第一章：原子基本情况：卢斯福模型 上一页图描述了入射速度为上一页图描述了入射速度为 V V ，电荷为，电荷为 Z Z1 1e e 带电粒子，与电荷为带电粒子，与电荷为 Z Z2 2e e 靶核发生散射靶核发生散射情形。当粒子从远离靶核处射过来以后，在情形。当粒子从远离靶核处射过来以后，在库仑力作用下，粒子运动偏转了库仑力作用下，粒子运动偏转了 角。能角。能够证实，散射过程有以下关系够证实，散射过程有以下关系:其中其中b b是瞄准距离，表示入射粒子最小垂直距是瞄准距离，表示入射粒子最小垂直距离。离。为为库仑散射因子库仑散射因子Rutherford公式公式库仑散射库仑散射公式公式结束目录nextback库仑散射公式库仑散射公式第29页第三节：卢瑟福散射公式第三节：卢瑟福散射公式第一章：原子基本情况：卢斯福模型第一章：原子基本情况：卢斯福模型 库仑散射公式库仑散射公式对核式模型散射情形作了理对核式模型散射情形作了理论预言，它是否正确只有试验能给出答案，但论预言，它是否正确只有试验能给出答案，但当前瞄准距离当前瞄准距离 b b 依然无法测量。所以必须设依然无法测量。所以必须设法用可观察量来代替法用可观察量来代替 b b，才能进行相关试验。，才能进行相关试验。库仑散射库仑散射公式公式Rutherford公式公式结束目录nextback第30页第三节：卢瑟福散射公式第三节：卢瑟福散射公式第一章：原子基本情况：卢斯福模型第一章：原子基本情况：卢斯福模型 卢瑟福完成了这项工作，并推导出了著名卢瑟福完成了这项工作，并推导出了著名卢瑟福公式卢瑟福公式RutherfordRutherford公式推导公式推导:首先首先,我们来看看只有一个靶原子核时情形我们来看看只有一个靶原子核时情形由库仑散射公式由库仑散射公式,我们知道我们知道,伴随瞄准距离伴随瞄准距离b b减减小小,散射角散射角增大增大,参考下一页图参考下一页图,可见瞄准距可见瞄准距离在离在bb+dbbb+db之间粒子之间粒子,必定被散射到必定被散射到-dd之间空心圆锥体之中之间空心圆锥体之中.库仑散射库仑散射公式公式Rutherford公式公式结束目录nextback第31页第三节：卢瑟福散射公式第三节：卢瑟福散射公式第一章：原子位形：卢斯福模型第一章：原子位形：卢斯福模型库仑散射库仑散射公式公式Rutherford公式公式结束目录nextback上图所表示上图所表示环面积环面积为为代入代入 b b 值得值得:第32页第三节：卢瑟福散射公式第三节：卢瑟福散射公式第一章：原子基本情况：卢斯福模型第一章：原子基本情况：卢斯福模型dd对应空心圆锥体立体角为对应空心圆锥体立体角为(1)(1)(2)(2)库仑散射库仑散射公式公式Rutherford公式公式结束目录nextback第33页第三节：卢瑟福散射公式第三节：卢瑟福散射公式第一章：原子基本情况：卢斯福模型第一章：原子基本情况：卢斯福模型(2)(2)式代入式代入(1)(1)式得式得:(3)(3)现在考虑全部靶原子核现在考虑全部靶原子核,对任何一个靶原子对任何一个靶原子核而言核而言,只要瞄准距离只要瞄准距离 b b 在在 bb+db bb+db 之间之间,粒子必定被散射到粒子必定被散射到-d-d方向方向.即即在在d立体角内。立体角内。设靶总面积为设靶总面积为S S ,只有一个原子。由（只有一个原子。由（3 3）式可推）式可推导出粒子散射到导出粒子散射到d立体角内概率。立体角内概率。库仑散射库仑散射公式公式Rutherford公式公式结束目录nextback第34页第三节：卢瑟福散射公式第三节：卢瑟福散射公式第一章：原子位形：卢斯福模型第一章：原子位形：卢斯福模型库仑散射库仑散射公式公式Rutherford公式公式结束目录nextbackbddb第35页第三节：卢瑟福散射公式第三节：卢瑟福散射公式第一章：原子基本情况：卢斯福模型第一章：原子基本情况：卢斯福模型对全部入射对全部入射粒子而言粒子而言,被散射被散射到到dd内内几率几率为为库仑散射库仑散射公式公式Rutherford公式公式结束目录nextback设靶总面积为设靶总面积为 A A,靶上单位体积内有靶上单位体积内有N N个原子核个原子核,靶厚度为靶厚度为 t t,则靶上总原子核为则靶上总原子核为NAt个个,那么对应那么对应于于d立体角立体角总散射面积总散射面积为为第36页第三节：卢瑟福散射公式第三节：卢瑟福散射公式第一章：原子基本情况：卢斯福模型第一章：原子基本情况：卢斯福模型式中式中 NN是入射是入射粒子数，粒子数，dN dN 是散射到是散射到d粒子数，这么，散射试验测量成为可能。粒子数，这么，散射试验测量成为可能。（3）式就是卢瑟福散射公式：）式就是卢瑟福散射公式：库仑散射库仑散射公式公式Rutherford公式公式结束目录nextback第37页第三节：卢瑟福散射公式第三节：卢瑟福散射公式第一章：原子基本情况：卢斯福模型第一章：原子基本情况：卢斯福模型由卢瑟福散射公式：由卢瑟福散射公式：库仑散射库仑散射公式公式Rutherford公式公式结束目录nextback可得散射中以下规律：可得散射中以下规律：1 1、散射概率乘、散射概率乘sinsin4 4/2不随观察角度不随观察角度改变。改变。第38页第三节：卢瑟福散射公式第三节：卢瑟福散射公式第一章：原子基本情况：卢斯福模型第一章：原子基本情况：卢斯福模型由卢瑟福散射公式：由卢瑟福散射公式：库仑散射库仑散射公式公式Rutherford公式公式结束目录nextback可得散射中以下规律：可得散射中以下规律：2 2、散射概率与散射物厚度、散射概率与散射物厚度t t成正比成正比。第39页第三节：卢瑟福散射公式第三节：卢瑟福散射公式第一章：原子基本情况：卢斯福模型第一章：原子基本情况：卢斯福模型由卢瑟福散射公式：由卢瑟福散射公式：库仑散射库仑散射公式公式Rutherford公式公式结束目录nextback可得散射中以下规律：可得散射中以下规律：3 3、偏转角偏转角和金属箔厚度固定时，散射粒子和金属箔厚度固定时，散射粒子数与数与粒子能量平方成反比（乘速度四次方粒子能量平方成反比（乘速度四次方则不随速度改变）则不随速度改变）第40页第三节：卢瑟福散射公式第三节：卢瑟福散射公式第一章：原子基本情况：卢斯福模型第一章：原子基本情况：卢斯福模型由卢瑟福散射公式：由卢瑟福散射公式：库仑散射库仑散射公式公式Rutherford公式公式结束目录nextback可得散射中以下规律：可得散射中以下规律：4 4、散射粒子数与散射粒子数与 Z2 成正比成正比,Ze是原子核正是原子核正电荷，从而能够测定电荷，从而能够测定Z。第41页第四节：卢瑟福公式试验验证第四节：卢瑟福公式试验验证第一章：原子基本情况：卢斯福模型第一章：原子基本情况：卢斯福模型19，盖革与马斯顿利用如图仪器进行试验，结果表明上述四点都与试验吻合。预言预言卢瑟福公卢瑟福公式试验装式试验装置置R原子核原子核大小预计大小预计结束目录nextback第42页第五节：原子核大小推断第五节：原子核大小推断第一章：原子基本情况：卢斯福模型第一章：原子基本情况：卢斯福模型原子核有一定大小原子核有一定大小,我们以入射粒子与原子我们以入射粒子与原子核靠近时最小距离核靠近时最小距离 r rm m 作为核大小作为核大小,当当粒子粒子在势场中运动时在势场中运动时,有有由角动量守恒得由角动量守恒得(1)(1)(2)(2)(3)(3)预言预言卢瑟福公卢瑟福公式试验装式试验装置置R原子核原子核大小预计大小预计结束目录nextback因为因为第43页第四节：原子核大小推断第四节：原子核大小推断第一章：原子基本情况：卢斯福模型第一章：原子基本情况：卢斯福模型（3）代入）代入(1)(1)式有式有由上式可知由上式可知,当当越大时越大时,r rm m 越小值越小值,依据观依据观察到最大察到最大，可算出原子核半径可算出原子核半径r rm m.预言预言卢瑟福公卢瑟福公式试验装式试验装置置R原子核原子核大小预计大小预计结束目录nextback如：卢瑟福曾观察到速度在为如：卢瑟福曾观察到速度在为0.064c0.064c镭镭辐辐射在金（射在金（Z=79Z=79）箔上产生）箔上产生1501500 0散射。由此得散射。由此得r rm m=310=310-14-14 m m。（以后经过其它试验测定核。（以后经过其它试验测定核半径半径r rm m在在1010-1-1 1010-14-14 m m）第44页第五节：行星模型意义及困难第五节：行星模型意义及困难第一章：原子基本情况：卢斯福模型第一章：原子基本情况：卢斯福模型 卢瑟福模型卢瑟福模型提出了原子核式结构，在人们探提出了原子核式结构，在人们探索原子结构历程中踏出了第一步，可是当我们索原子结构历程中踏出了第一步，可是当我们进入原子内部准备考查电子运动规律时，却发进入原子内部准备考查电子运动规律时，却发觉与已建立物理规律不一致现象。觉与已建立物理规律不一致现象。1.1.原子稳定性原子稳定性 经典物理学告诉我们，任何带电粒子在作加经典物理学告诉我们，任何带电粒子在作加速运动过程中都要以发射电磁波方式放出能量，速运动过程中都要以发射电磁波方式放出能量，那电子在绕核作加速运动过程就会不停地向外那电子在绕核作加速运动过程就会不停地向外发射电磁波而不停失去能量，以致轨道半径越发射电磁波而不停失去能量，以致轨道半径越来越小，最终湮没在原子核中，并造成原子坍来越小，最终湮没在原子核中，并造成原子坍缩。然而试验表明原子是相当稳定缩。然而试验表明原子是相当稳定.。结束目录nextback第45页第一章：原子基本情况：卢斯福模型第一章：原子基本情况：卢斯福模型第五节：行星模型意义及困难第五节：行星模型意义及困难2.2.原子同一性原子同一性 任何元素原子都是确定，某一元素全部原子任何元素原子都是确定，某一元素全部原子之间是无差异，这种原子同一性是经典行星模之间是无差异，这种原子同一性是经典行星模型无法了解。型无法了解。3.3.原子再生性原子再生性 一个原子在同外来粒子相互作用以后，这个一个原子在同外来粒子相互作用以后，这个原子能够恢复到原来状态，就象未曾发生过任原子能够恢复到原来状态，就象未曾发生过任何事情一样。原子这种再生性，是卢瑟福模型何事情一样。原子这种再生性，是卢瑟福模型所无法说明所无法说明.结束目录nextback第46页第一章：原子基本情况：卢斯福模型第一章：原子基本情况：卢斯福模型目录结束本章结束本章结束第47页