原子的核式结构模型(课件).ppt

1、A1原子的核式结构模型原子的核式结构模型A2 电子是原子的组成部电子是原子的组成部分，由于电子是带负分，由于电子是带负电的，而原子又是中电的，而原子又是中性的，因此推断出原性的，因此推断出原子中还有带正电的物子中还有带正电的物质，几乎占有原子的质，几乎占有原子的全部质量。全部质量。me=9.10910-31Kg e=1.60210-19C J.J.汤姆孙，汤姆孙，1857-1940，英国物，英国物理学家，电子的发现者。理学家，电子的发现者。因通过气体电传导性的研究，测因通过气体电传导性的研究，测出电子的电荷与质量的比值，出电子的电荷与质量的比值，1906年获诺贝尔物理学奖。年获诺贝尔物理学奖。

2、思考：那么，这两思考：那么，这两种物质是怎样构成种物质是怎样构成原子的呢？原子的呢？A3电子正电荷原子是一个球体，原子是一个球体，里面充满了均里面充满了均匀分布的带正电的流体，电子镶匀分布的带正电的流体，电子镶嵌在正电荷液体中，就象枣点缀嵌在正电荷液体中，就象枣点缀在一块蛋糕里一样，所以又被人在一块蛋糕里一样，所以又被人们称为们称为“枣糕模型枣糕模型”。电子等间隔地排列在与正电球同电子等间隔地排列在与正电球同心的圆周上，并以一定的速度做心的圆周上，并以一定的速度做圆周运动从而发出电磁辐射，原圆周运动从而发出电磁辐射，原子光谱所反映的就是这些电子的子光谱所反映的就是这些电子的辐射频率。辐射频率。

3、A4从经典物理学的角度看，汤姆孙的模型是很成功成功的。解释原子是电中性的，电子在原子里是怎样分布的，解释解释原子是电中性的，电子在原子里是怎样分布的，解释原子为什么会发光，能估计出原子的大小约为一亿分之一原子为什么会发光，能估计出原子的大小约为一亿分之一厘米。厘米。A51895年在新西兰大学毕业后，获得英国剑年在新西兰大学毕业后，获得英国剑桥大学的奖学金进入卡文迪许实验室，成桥大学的奖学金进入卡文迪许实验室，成为汤姆孙的研究生。提出原子结构的核式为汤姆孙的研究生。提出原子结构的核式模型，为原子结构的研究做出很大的贡献。模型，为原子结构的研究做出很大的贡献。1898年，在汤姆孙的推荐下，担任加拿

4、大年，在汤姆孙的推荐下，担任加拿大麦吉尔大学的物理教授。麦吉尔大学的物理教授。1907年返回英国出任曼彻斯特大学的物理年返回英国出任曼彻斯特大学的物理系主任。系主任。1919年接替退休的汤姆孙，担任卡文迪许年接替退休的汤姆孙，担任卡文迪许实验室主任。实验室主任。1925年当选为英国皇家学会主席。年当选为英国皇家学会主席。1931年年受封为纳尔逊男爵。受封为纳尔逊男爵。1937年年10月月19日因病在剑桥逝世，与牛顿日因病在剑桥逝世，与牛顿和法拉第并排安葬，享年和法拉第并排安葬，享年66岁。岁。欧内斯特欧内斯特卢瑟福卢瑟福1871年年8月月30日生于新西日生于新西兰纳尔逊的一个手工业工兰纳尔逊的

5、一个手工业工人家庭。并在新西兰长大。人家庭。并在新西兰长大。他进入新西兰的坎特伯雷他进入新西兰的坎特伯雷学院学习。学院学习。23岁时获得了三个学位岁时获得了三个学位（文学学士、文学硕士、（文学学士、文学硕士、理学学士）。理学学士）。A6 科学成就科学成就1、他关于、他关于放射性的研究放射性的研究确立了放确立了放射性是发自原子内部的变化。为开射性是发自原子内部的变化。为开辟原子物理学做了开创性的工作。辟原子物理学做了开创性的工作。2、1909年起，卢瑟福根据年起，卢瑟福根据a粒子散粒子散射试验现象提出原子核式结构模型。射试验现象提出原子核式结构模型。把原子结构的研究引上了正确的轨把原子结构的研究

6、引上了正确的轨道，被誉为道，被誉为原子物理学之父原子物理学之父。3、1919年，卢瑟福做了用年，卢瑟福做了用粒子粒子轰击氮核的实验，从而轰击氮核的实验，从而发现了质发现了质子。子。4、用粒子或、用粒子或射线轰击原子核来射线轰击原子核来引起核反应引起核反应实现人工核反应实现人工核反应，成为，成为人们研究原子核和应用核技术的重人们研究原子核和应用核技术的重要手段。要手段。A7 桃李满天下桃李满天下 在卢瑟福的悉心培养下，他的学生和助手在卢瑟福的悉心培养下，他的学生和助手有多人获得了诺贝尔奖金：有多人获得了诺贝尔奖金：1921年，卢瑟福的助手索迪获诺贝尔化年，卢瑟福的助手索迪获诺贝尔化学奖；学奖；1

7、922年，卢瑟福的学生阿斯顿获诺贝尔年，卢瑟福的学生阿斯顿获诺贝尔化学奖；化学奖；1922年，卢瑟福的学生玻尔获诺贝尔物年，卢瑟福的学生玻尔获诺贝尔物理奖；理奖；1927年，卢瑟福的助手威尔逊获诺贝尔年，卢瑟福的助手威尔逊获诺贝尔物理奖；物理奖；1935年，卢瑟福的学生查德威克获诺贝年，卢瑟福的学生查德威克获诺贝尔物理奖；尔物理奖；1948年，卢瑟福的助手布莱克特获诺贝年，卢瑟福的助手布莱克特获诺贝尔物理奖；尔物理奖；1951年，卢瑟福的学生科克拉夫特和瓦年，卢瑟福的学生科克拉夫特和瓦耳顿，共同耳顿，共同 获得诺贝尔物理奖；获得诺贝尔物理奖；1978年，卢瑟福的学生卡皮茨获诺贝尔年，卢瑟福的学

8、生卡皮茨获诺贝尔物理奖。物理奖。A8A9思考：如果原子的结构确实如汤姆生所假设的葡萄干思考：如果原子的结构确实如汤姆生所假设的葡萄干布丁模型，用布丁模型，用根据汤姆生模型计算根据汤姆生模型计算的结果：电子质量很的结果：电子质量很小，对小，对 粒子的运动方粒子的运动方向不会发生明显影响；向不会发生明显影响；由于正电荷均匀分布，由于正电荷均匀分布，粒子所受库仑力也很粒子所受库仑力也很小，故小，故 粒子偏转角度粒子偏转角度不会很大不会很大A10A11A12A13A14A15绝大多数绝大多数粒子穿过粒子穿过金箔后仍沿原来方向金箔后仍沿原来方向前进，前进，少数少数粒子（约占粒子（约占8000分之一）发生

9、了分之一）发生了较大的偏转，较大的偏转，极少数极少数粒子的偏转粒子的偏转超过了超过了90，有的甚，有的甚至几乎被撞了回来。至几乎被撞了回来。A16卢瑟福卢瑟福根据他的导师汤姆生模型计算的结果：根据他的导师汤姆生模型计算的结果：实验结果与之前预测完全不一致，实验结果与之前预测完全不一致，所以原子结构模型必须重新构思所以原子结构模型必须重新构思!实验结果却是有八千分之一的粒子发生了大实验结果却是有八千分之一的粒子发生了大角度偏转角度偏转！A17卢瑟福思考卢瑟福思考 1 1微米厚的金箔内含微米厚的金箔内含30003000层原子层原子层，绝大多数层，绝大多数粒子穿过金箔粒子穿过金箔仍沿原方向前进说明什

10、么？仍沿原方向前进说明什么？少数少数粒子的大角度偏转甚至反粒子的大角度偏转甚至反弹是怎么造成的？弹是怎么造成的？A181.在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核2.原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里子核里3.带负电的电子在核外空间绕着核旋转带负电的电子在核外空间绕着核旋转三三.原子的核式结构的提出原子的核式结构的提出 1.原子的核式结构模型原子的核式结构模型A19 粒子穿过原子时，粒子穿过原子时，电子对电子对粒子运动的影粒子运动的影响很小，影响响很小，影响粒子运粒子运动的主要是带正电的动的主要是带正电的原

11、子核。原子核。而而绝大多数的绝大多数的粒子粒子穿穿过原子时离核较远，过原子时离核较远，受到的库仑斥力很小，受到的库仑斥力很小，运动方向几乎没有改运动方向几乎没有改变，只有变，只有极少数极少数粒子粒子可能与核十分接近，可能与核十分接近，受到较大的库仑斥力，受到较大的库仑斥力，才会发生大角度的偏才会发生大角度的偏转转。三三.原子的核式结构的提出原子的核式结构的提出 2.对对粒子散射实验现象粒子散射实验现象解释解释A20 1919年，卢瑟福用粒子轰击氮核，得到了质子，进而猜想原子核内存在不带电的中子，这一猜想被他的学生查德威克用实验证实，并得到公认质子中子核子质子数电荷数A21根据卢瑟福的原子核式模

12、型和根据卢瑟福的原子核式模型和粒子散射的粒子散射的实验数据，可以推算出各种元素原子核的实验数据，可以推算出各种元素原子核的电荷数，还可以估计出原子核的大小。电荷数，还可以估计出原子核的大小。（1 1）原子的半径约为）原子的半径约为1010-10-10m m、原子核半径约、原子核半径约是是1010-15-15m m，原子核的体积只占原子的体积，原子核的体积只占原子的体积的万亿分之一。的万亿分之一。（2 2）原子核所带）原子核所带正电荷数正电荷数与核外与核外电子数电子数以以及该元素在周期表内的及该元素在周期表内的原子序数相等原子序数相等。A22 根据卢瑟福的原子结构模型，原子内部是十分根据卢瑟福的

13、原子结构模型，原子内部是十分“空旷空旷”的，举一个简单的例子的，举一个简单的例子：露珠和体育场露珠和体育场体育场体育场原子原子原子核原子核A23 成功解释了成功解释了 粒子散射实验粒子散射实验,为人类为人类认识原子结构增添了光辉的一页。认识原子结构增添了光辉的一页。正确地回答了原子的组成问题；正确地回答了原子的组成问题；【卢瑟福有核原子模型的优越性】【卢瑟福有核原子模型的优越性】A24 【但是】【但是】人们很快意识到卢瑟夫的人们很快意识到卢瑟夫的有核模型同有核模型同经典力学有很大的矛盾经典力学有很大的矛盾:(1)按照经典力学，核外电子绕核运转，应辐射电按照经典力学，核外电子绕核运转，应辐射电磁

14、波，因此电子会丧失能量逐渐落向原子核，因此磁波，因此电子会丧失能量逐渐落向原子核，因此原子不稳定原子不稳定。(2)按经典力学，电子绕核运转，应辐射连续的按经典力学，电子绕核运转，应辐射连续的电磁波，因此电磁波，因此 原子光谱是连续的。原子光谱是连续的。这些矛盾导致了玻尔原子模型的提出。这些矛盾导致了玻尔原子模型的提出。实际上原子很稳定实际上原子很稳定 实际上原子光谱是线状的（不连续）实际上原子光谱是线状的（不连续）A25玻尔原子模型：已踏在量子力学的门坎玻尔原子模型：已踏在量子力学的门坎 1913 年年,玻尔对核外电子大胆地提出了具有历史意义的玻尔对核外电子大胆地提出了具有历史意义的三点假设三

15、点假设:(1)电子绕核圆周运动，但不辐射电磁波。电子绕核圆周运动，但不辐射电磁波。(2)电子只在一些特定的轨道上运动。电子只在一些特定的轨道上运动。(3)只有当电子从一个稳定轨道跃迁到另只有当电子从一个稳定轨道跃迁到另一个稳定轨道上时，才释放或吸收光子一个稳定轨道上时，才释放或吸收光子。获获1922 年年诺贝尔物理学奖诺贝尔物理学奖对原子结构、原子辐射的研究对原子结构、原子辐射的研究A26 但是，但是，玻尔理论毕竟只是玻尔理论毕竟只是经典力学经典力学与与量子物理量子物理的混的混合物，其理论本身存在合物，其理论本身存在固有的内在矛盾固有的内在矛盾，这种矛盾在，这种矛盾在日新月异的实验物理和理论物

16、理中暴露无遗，日新月异的实验物理和理论物理中暴露无遗，终于在终于在十几年之后让位于新的量子论十几年之后让位于新的量子论量子力学量子力学。1914年，年，佛兰克和赫兹用实验测定了电子从原佛兰克和赫兹用实验测定了电子从原子中电离出来所需的能量，从而直截了当地证实了子中电离出来所需的能量，从而直截了当地证实了玻尔的基本设想。玻尔的基本设想。A271.粒子散射实验装置、现象、意义粒子散射实验装置、现象、意义 2卢瑟福原子核式结构模型卢瑟福原子核式结构模型 3原子核与原子大小的数量级原子核与原子大小的数量级A28课堂练习：课堂练习：1 1、提出原子核式结构模型的科学家是（、提出原子核式结构模型的科学家是

17、（）A A、汤姆孙、汤姆孙 B B、法拉第、法拉第 C C、卢瑟福、卢瑟福 DD、奥斯特、奥斯特 C CA292.在用在用粒子轰击金箔的实验中，卢瑟福观察到的粒子轰击金箔的实验中，卢瑟福观察到的粒子的运动情况是（粒子的运动情况是（）A、全部、全部粒子穿过金属箔后仍按原来的方向前粒子穿过金属箔后仍按原来的方向前进进 B、绝大多数、绝大多数粒子穿过金属箔后仍按原来的方粒子穿过金属箔后仍按原来的方向前进，少数发生较大偏转，极少数甚至被弹回向前进，少数发生较大偏转，极少数甚至被弹回 C、少数、少数粒子穿过金属箔后仍按原来的方向前粒子穿过金属箔后仍按原来的方向前进，绝大多数发生较大偏转，甚至被弹回进，绝

18、大多数发生较大偏转，甚至被弹回 D、全部、全部粒子都发生很大偏转粒子都发生很大偏转BA303、卢瑟福、卢瑟福粒子散射实验的结果（粒子散射实验的结果（）A、证明了质子的存在、证明了质子的存在B、证明了原子核是由质子和中子组成的、证明了原子核是由质子和中子组成的C、说明原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中、说明原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核上在一个很小的核上D、说明原子的电子只能在某些不连续的轨道上运、说明原子的电子只能在某些不连续的轨道上运动动CA314、当、当粒子被重核散射时，如图所示的运动粒子被重核散射时，如图所示的运动轨迹哪些是不可能存在的（轨迹哪些是不可能存在的（）B

19、CA325在在粒子散射实验中，没有考虑粒子散射实验中，没有考虑粒子跟电子粒子跟电子的碰撞，其原因是（的碰撞，其原因是（）A粒子不跟电子发生相互作用粒子不跟电子发生相互作用B粒子跟电子相碰时，损失的能量极少，可忽粒子跟电子相碰时，损失的能量极少，可忽略略C电子的体积很小，电子的体积很小，粒子不会跟电子相碰粒子不会跟电子相碰D由于电子是均匀分布的，由于电子是均匀分布的，粒子所受电子作粒子所受电子作用的合力为零用的合力为零B A336 6、卢瑟福原子核式结构理论的主要内容有、卢瑟福原子核式结构理论的主要内容有（）A A、原子的中心有个核，叫做原子核、原子的中心有个核，叫做原子核 B B、原子的正负电

20、荷都均匀分布在整个原子中、原子的正负电荷都均匀分布在整个原子中 C C、原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中、原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里在原子核里 DD、带负电的电子在核外绕核旋转、带负电的电子在核外绕核旋转ACDA34 7 7、（、（9797全国）在卢瑟福的全国）在卢瑟福的 粒子散射实验中，粒子散射实验中，有少数有少数 粒子发生大角度偏转，其原因是（粒子发生大角度偏转，其原因是（）A A、原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很、原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上小的核上 B B、正电荷在原子中是均匀分布的、正电荷在原子中是均匀分布的 C C、原子中存在着带负电的电子、原子中存在着带负电的电子 DD、原子只能处于一系列不连续的能量状态中、原子只能处于一系列不连续的能量状态中