【正文】 R， 使作用力增大 。 第 1章 原子的基本狀況 當(dāng) rR時 ， 原子受的庫侖斥力為： 當(dāng) rR時 ， 原子受的庫侖斥力為： 當(dāng) r=R時 ， 原子受的庫侖斥力最大： 220241rZeF???rRZeF 320241???220m a x241RZeF??? 湯姆遜模型的困難 對于湯姆遜模型而言，只有掠入射 (r=R)時 ,入射 α粒子受力最大， 設(shè)為 Fmax，我們來看看此條件下 α粒子的最大偏轉(zhuǎn)角是多少？ 假設(shè)有一個符合湯姆遜模型的帶電球體，即均勻帶電。 R:放射源； F:散射箔； S:閃爍屏； B:金屬匣 實(shí)驗(yàn)裝置如上圖所示。 第 1章 原子的基本狀況 ( a) 側(cè)視圖 (b) 俯視圖 。 1919年任劍橋大學(xué)教授，并任卡文迪許實(shí)驗(yàn)室主任。 ? 。該元素的原子量為 A，那么 1mol該原子的質(zhì)量為 A，若這種原子的質(zhì)量 密度為 , 原子的大小 )/( 3cmg?)(/ 3cmA ?334 r??? /34 3 ANr A ??→ A克原子的總體積為 ， 3 4/3 ANAr ???元素 原子量 質(zhì)量密度ρ /(g/cm3) 原子半徑r/nm Li 7 Al 27 Cu 63 S 32 Pb 207 依此可以算出不同原子的半徑，如下表所示： 原子大小的線度在1010m=1197。 在十九世紀(jì)，人們在大量的實(shí)驗(yàn)中認(rèn)識了一些定律，如： 定比定律 ：元素按一定的物質(zhì)比相互化合。它是關(guān)于物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的一門科學(xué)。在內(nèi)容上，它由原子物理和原子核兩部分組成。 第 1章 原子的基本狀況 原子物理課程分為三個層次： 第一 是成熟、已有定論的基本內(nèi)容，要求學(xué)生掌握并能運(yùn)用； 第二 是目前已取得最新研究成果，要求學(xué)生掌握其物理概念和物理圖象；第三 對于前沿研究課題內(nèi)容，要求學(xué)生了解其研究方向。即主要研究原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)及有關(guān)問題。在公元前 4世紀(jì)，古希臘哲學(xué)家 德漠克利特 (Democritus)提出這一概念，并把它看作物質(zhì)的最小單元。 當(dāng)原子學(xué)說逐漸被人們接受以后，人們又面臨著新的問題： 原子有多大？ 原子的內(nèi)部有什么？ 原子是最小的粒子嗎？ ........ 第 1章 原子的基本狀況 假設(shè)某固體元素的原子是球狀的，半徑為 r米，原子之間是緊密地堆積在一 起的。 第 1章 原子的基本狀況 陰極射線實(shí)驗(yàn)裝置示意圖 qEBq ?? BE /??rmBq /2?? ?2// rBEmq ? 微粒的荷質(zhì)比為氫離子荷質(zhì)比的千倍以上 ?陰極射線質(zhì)量只有氫原子質(zhì)量的千分之一還不到 ?電子 加電場 E后，射線偏轉(zhuǎn)， ? 陰極射線帶負(fù)電。 1908年因?qū)Ψ派浠瘜W(xué)的研究榮獲諾貝爾化學(xué)獎。這對于解釋當(dāng)時已有的實(shí)驗(yàn)結(jié)果、元素的周期性以及原子的線光譜，似乎是成功的。 ( a) 側(cè)視圖 (b) 俯視圖 。下面我們通過計算來看一看，按照湯姆遜模型， α 粒子的最大偏轉(zhuǎn)角可能是多少。 的幾率約為 103500. 必須重新尋找原子的結(jié)構(gòu)模型 。 動能為 EK，電荷為 Z1e的帶電粒子從無窮遠(yuǎn)以 瞄準(zhǔn)距離 b射向電荷為 Z2e靶核 。 角散射時，它的瞄準(zhǔn)距離為多大？ 解：有庫侖散射公式： 22?ct gab ?242 0221 ??? c tgEeZZK??Z1=2， Z2=79， EK= ofmM e Ve 90,41 20??? ???代入庫侖散射公式得 fmct gM eV fmM eVb 0 ?? ????第 1章 原子的基本狀況 22?ct gab ?庫侖散射公式反應(yīng)出 b和 ?的對應(yīng)關(guān)系 。 d?稱為 有效散射截面 (膜中 每個 原子的 )， 又稱為 微分截面 。 解：散射角在 θ和 θ+d θ之間的 ?粒子數(shù) dn與入射到箔上的總粒子數(shù)之比是： ?Ntdndn ?而散射角大于 θ角度的粒子數(shù)為： ? ??? ???dn N tdndn 39。 第 1章 原子的基本狀況 例、 試問： ?粒子與金核對心碰撞時的最小距離是多少？ ))2/si n ( 11(4 1 2 2210 ????? Mv eZZr m對心碰撞時 θ=π時， rm達(dá)到最小值， Km EeZZr 221041m in???fmMeVfmMeVrm i n ?????代入數(shù)據(jù)得解、在盧瑟福散射中，當(dāng)散射角為 θ時，帶正電 Z1e的散射粒子與靶核中心的最近距離為 第 1章 原子的基本狀況 9. ?粒子散射實(shí)驗(yàn)的意義及盧瑟福模型的困難 ? 通過實(shí)驗(yàn)解決了原子中正、負(fù)電荷的排布問題，建立了一個與 實(shí)驗(yàn)相符的原子結(jié)構(gòu)模型，使人們認(rèn)識到原子中的正電荷集中在核上，提出了以核為中心的概念，從而將原子分為核外與核 內(nèi)兩部分，并且認(rèn)識到高密度的原子核的存在，在原子物理學(xué)中起了重要作用。 LOGO 本章結(jié)束 作業(yè)： P20(1， 2， 3， 4， 7)