物理(通用类)第8章课件.ppt
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1、第8章核能及其应用8.1原 子 结 构8.1.1汤姆逊的原子结构模型 1897年,英国物理学家汤姆逊(18561940,见图8-1)通过对阴极射线的研究发现了电子,并证明了电子是原子的组成部分。电子是带负电的,而原子是中性的,可见原子内部还有带正电的物质。这些带正电的物质和带负电的电子是怎样构成原子的,就成了当时物理学家们最关心的问题之一。图8-18.1原 子 结 构8.1.1汤姆逊的原子结构模型 1903年,汤姆逊综合他的实验结果,提出了原子结构枣糕模型假说。他设想原子中的正电荷是均匀地分布在整个原子球体中,而电子却像枣糕中的枣那样镶嵌在原子中,如图8-2所示。该模型虽然能解释原子为何呈现中
2、性等现象,但不久就被新的实验事实否定了。图8-28.1原 子 结 构8.1.2卢瑟福的原子核式结构模型 19091911年,英国物理学家卢瑟福(18711937)做了用粒子轰击金箔的实验。他通过实验发现,绝大多数粒子穿过金箔片后仍沿原来的方向前进,只有少数粒子发生大角度的偏转,极少数粒子的偏转角度几乎达到180,如图8-3所示。图8-38.1原 子 结 构8.1.2卢瑟福的原子核式结构模型 卢瑟福通过对粒子散射实验结果的仔细研究,提出了原子的核式结构模型:在原子的中心有一个很小的核,称为原子核;原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核内,带负电的电子在核外空间绕着原子核旋转(见图8-4);
3、原子核所带的正电荷数等于核外的电子数,整个原子是电中性的。图8-48.1原 子 结 构8.1.2卢瑟福的原子核式结构模型 根据这个模型,可以很好地解释粒子的散射现象:大多数粒子穿过原子时,离原子核的距离都相当远,原子核对它们的作用力很小,因此,它们仍然可以沿直线前进;少数粒子在穿过原子时,离原子核的距离较近,原子核对它们的排斥力较大,因此使它们发生偏转。偏转角度大的粒子极少,那是因为原子核非常小,粒子非常接近原子核的情形很不容易发生。8.1原 子 结 构8.1.2卢瑟福的原子核式结构模型 根据粒子散射实验的数据,可以估算出原子核的半径为10-1510-14 m,而原子的半径约为10-10 m,
4、即原子核的半径只相当于原子半径的万分之一,原子核的体积只相当于原子体积的万亿分之一。如果把原子放大成一座能容纳万人的体育馆,那么原子核只相当于一个乒乓球。8.1原 子 结 构8.1.3原子核的组成 1919年,卢瑟福做了用镭放射出的粒子轰击氮原子核的实验。他发现某些粒子钻进了氮原子核,并把氮核内的一个粒子驱逐出来,使氮核变成一个新的原子核。为了了解这个从氮原子核里被驱逐出来的新粒子的性质,卢瑟福就在这个实验装置里加进电场和磁场,并根据它在电场和磁场中的偏转,测出了它的质量和电荷量,从而确定了这个新粒子就是氢原子核,他把它称为质子。1.质子8.1原 子 结 构8.1.3原子核的组成 1932年,
5、英国物理学家查德威克(18911974)通过实验证实了原子核内除了质子外还有中子。他先用粒子轰击铍原子,再用铍产生的穿透力极强的射线轰击氢原子和氮原子,结果打出了氢核和氮核。查德威克测量了被打出的氢核和氮核的速度,并由此推算出这种射线粒子是一种质量与质子差不多的中性粒子,将其命名为中子。2.中子8.1原 子 结 构8.1.3原子核的组成 原子核的质量等于核内质子和中子的质量之和,因质子和中子的质量几乎相等,所以原子核的质量近似等于核子质量的整数倍,即称为原子核的质量数,用A表示。因为中子不带电,所以原子核带的电荷量等于质子电荷量的整数倍,即称为原子核的电荷数,用Z表示。3.原子核的性质8.1原
6、 子 结 构8.1.3原子核的组成 原子核内的质子数等于核外的电子数。同种元素的质子数相同,中子数可以不同。质子数相同而中子数不同的原子,在元素周期表中处于同一位置,因而互称为同位素。若用X表示元素符号,N表示中子数,则原子的组成及粒子之间的关系可表示为3.原子核的性质8.1原 子 结 构8.1.4天然放射现象 像铀、钋、镭等物质放射出射线的性质称为放射性,具有放射性的元素称为放射性元素。放射性元素自发地放出射线的现象称为天然放射现象。8.1原 子 结 构8.1.4天然放射现象 研究发现,放射性元素发出的射线在垂直穿过磁场时会分成三束,中间一束射线是不带电的,另两束射线分别带正电荷和负电荷,人
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