原子物理學(xué)講義(編輯修改稿)
2025-07-06 23:34 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 )從晶體中原子的規(guī)則排列估計(jì)：設(shè)原子挨排，某種原子的質(zhì)量密度為，球形原子半徑為r，則有。據(jù)此式可估算出不同原子的半徑(詳見教材)，知不同原子的半徑相差不大，其數(shù)量級(jí)為()，這是經(jīng)典物理學(xué)無法解釋的。2)從氣體動(dòng)理論估計(jì)：氣體平均自由程，式中n為分子數(shù)密度，d為分子直徑，若由實(shí)驗(yàn)得出和n，則可求出分子半徑r。單原子分子的即為原子半徑，簡(jiǎn)單分子的半徑的數(shù)量級(jí)與其原子半徑的數(shù)量級(jí)相同。3)從范德瓦爾斯方程估計(jì)：在中，b值按理論應(yīng)為分子體積的4倍，由實(shí)驗(yàn)得出b即可確定分子半徑，其數(shù)量級(jí)與原子半徑相同。用不同的方法估算出的原子半徑有些出入，但數(shù)量級(jí)都是1010m。167。在湯姆遜發(fā)現(xiàn)電子之后，為解釋原子中正負(fù)電荷分布的問題，曾先后有多種模型。（也稱西瓜模型或葡萄干面包模型。1898年提出，至1907年進(jìn)一步完善）：原子中正電荷均勻分布在整個(gè)原子球體內(nèi)，電子均勻地嵌在其中。電子分布在一些同心環(huán)上。此模型雖不正確，但其“同心環(huán)”概念及環(huán)上只能安置有限個(gè)電子的概念是可貴的。（1904年提出）：原子內(nèi)正電荷集中于中心，電子繞中心運(yùn)動(dòng)。（但未深入下去）（盧瑟福在其學(xué)生蓋革、馬斯頓的粒子散射實(shí)驗(yàn)之后提出） 一個(gè)有用的電荷常數(shù)表示法： ()2. 粒子散射實(shí)驗(yàn)粒子即氦核，其質(zhì)量為電子質(zhì)量的7300倍。盧瑟福于1909年觀察到粒子受鉑箔散射時(shí)，除小角度散射外還有1/8000的粒子屬大角度散射（偏轉(zhuǎn)大于900），甚至有接近1800的。他們的實(shí)驗(yàn)裝置如圖示。大角度散射不可能解釋為是偶然的小角度散射的累積，它只可能是一次碰撞的結(jié)果。這不可能是湯姆遜模型所能發(fā)生的，所以這樣的結(jié)果表明湯姆遜模型是不成立的。盧瑟福在此基礎(chǔ)上，于1911年提出其核式模型。3. 粒子散射理論設(shè)有一個(gè)動(dòng)能為E(質(zhì)量為m，速度為v)的粒子射到一個(gè)靜止的原子核附近，在核的質(zhì)量遠(yuǎn)大于粒子質(zhì)量時(shí)，可認(rèn)為核不會(huì)被推動(dòng)。則粒子受庫侖力作用而改變了方向。如右圖示，b為瞄準(zhǔn)距離(也稱碰撞參數(shù))，可由力學(xué)原理證明粒子的路徑是雙曲線，瞄準(zhǔn)距離b與偏轉(zhuǎn)角的關(guān)系稱為庫侖散射公式為：，式中庫侖散射因子(導(dǎo)出過程此略。此式在理論上重要，但在實(shí)驗(yàn)中無法測(cè)量b)顯然，時(shí)，設(shè)薄箔面積為A，厚度為t(甚薄，以致薄箔中的原子對(duì)射來的粒子無遮蔽)。瞄準(zhǔn)距離在為半徑的環(huán)形面積內(nèi)的粒子，即通過以b為外半徑，（bdb）為內(nèi)半徑的環(huán)形面積（）的粒子，必定散射到角度在間的空心圓錐體內(nèi)。從空間幾
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