原子物理學(xué)(褚圣麟)第一章--原子的基本狀況-資料下載頁(yè)
2025-07-26 10:05本頁(yè)面
【正文】 子的基本狀況 (2) 用同一 ?粒子源和同一種材料的散射物，在同一散射角， t d n d ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 對(duì)金、銀、銅、鋁等金屬進(jìn)行了測(cè)量，符合上面的關(guān)系式。 (3) 用同一個(gè)散射物，在同一個(gè)散射角， 表 ?粒子散射與其初速度的關(guān)系 常數(shù)??????? ? ?? 4vd nd第 1章 原子的基本狀況 (4) 用同一個(gè) ?粒子源，在同一個(gè)散射角，對(duì)同一 Nt值， 2Zdnd ???????? ??1920年，查德維克改進(jìn)了實(shí)驗(yàn)裝置，利用上面的關(guān)系，準(zhǔn)確地測(cè)量了銅、銀、鉑元素的正電荷數(shù)。 表 第 1章 原子的基本狀況 例、一束 ?粒子垂直射至一重金屬箔上，試求 ?粒子被金屬箔散射后，散射角大于 60o的 ?粒子與散射角大于 90o的 ?粒子數(shù)之比。 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。????? ?? dMvZed23222220 si nc o s)2()41(?所以散射角大于 60o的 ?粒子與散射角大于 90o的 ?粒子數(shù)之比為 1:3si nc o ssi nc o s2323232232??????????????????????dddd第 1章 原子的基本狀況 8. 原子核大小的推斷 ?粒子散射實(shí)驗(yàn)證明，盧瑟福核式模型在一定范圍內(nèi)與實(shí)驗(yàn)一致，可以確定 ?粒子確實(shí)在原子的整個(gè)正電荷的庫(kù)侖場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，也即是說(shuō) ?粒子仍在原子核之外，那么，這樣就可以用理論有效范圍的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，按理論來(lái)推算 ?粒子達(dá)到離原子核最小的距離，這個(gè)距離就是 原子核半徑的上限 。 第 1章 原子的基本狀況 Z1 角動(dòng)量守恒定律 由上兩式及庫(kù)侖散射公式代入 b可得 能量守恒定律 mreZZMvMv0221239。242121????mrMvM vb 39。?rｍ =3 1014 m （ 金 ） rｍ = 1014 m （銅） 1014 m ?1015 m 設(shè) ?粒子離原子核很遠(yuǎn)時(shí)的速度是 v，達(dá)到離原子核最小距離 rm處的速度是 vˊ θ越大， rm越小，當(dāng) θ =π 時(shí)， rm達(dá)到最小值， ))2/si n ( 11(4 1 2 2210 ????? Mv eZZr mKm EeZZMveZZr 221022210 41241m in???? ??— 原子核線度的上限 粒子的動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化成勢(shì)能時(shí)的距離最小。 當(dāng)入射粒子是 ?粒子時(shí)， Z1=2 第 1章 原子的基本狀況 原子半徑數(shù)量級(jí)為 1010米，原子核半徑數(shù)量級(jí)為 10151014米，相差 45個(gè)數(shù)量級(jí)，面積相差 810個(gè)數(shù)量級(jí)，體積相差 1215個(gè)數(shù)量級(jí)。若把原子放大到足球場(chǎng)地那么大，則原子核相當(dāng)于場(chǎng)地中心的一個(gè)黃豆粒。可見(jiàn)原子中是非?？諘绲?。 第 1章 原子的基本狀況 例、 試問(wèn)： ?粒子與金核對(duì)心碰撞時(shí)的最小距離是多少？ ))2/si n ( 11(4 1 2 2210 ????? Mv eZZr m對(duì)心碰撞時(shí) θ=π時(shí)， 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(shí)，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(guò)實(shí)驗(yàn)解決了原子中正、負(fù)電荷的排布問(wèn)題，建立了一個(gè)與 實(shí)驗(yàn)相符的原子結(jié)構(gòu)模型，使人們認(rèn)識(shí)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(shí)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。 意義： ?粒子散射實(shí)驗(yàn)為人類(lèi)開(kāi)辟了一條研究微觀粒子結(jié)構(gòu)的新途徑，以散射為手段來(lái)探測(cè)，獲得微觀粒子內(nèi)部信息的方法，為近代物理實(shí)驗(yàn)奠定了基礎(chǔ)，對(duì)近代物理有著巨大的影響。 ?粒子散射實(shí)驗(yàn)還為材料分析提供了一種手段。 第 1章 原子的基本狀況 困難： 1）、原子穩(wěn)定性問(wèn)題 經(jīng)典物理學(xué)告訴我們，任何帶電粒子在作加速運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中都要以發(fā)射電磁波的方式放出能量，那么電子在繞核作加速運(yùn)動(dòng)的過(guò)程就會(huì)不斷地向外發(fā)射電磁波而不斷失去能量，以致軌道半徑越來(lái)越小，最后湮沒(méi)在原子核中，并導(dǎo)致原子坍縮。然而實(shí)驗(yàn)表明原子是相當(dāng)穩(wěn)定的。 2）、原子的同一性問(wèn)題 任何元素的原子都是確定的，某一元素的所有原子之間是無(wú)差別的，這種原子的同一性是盧瑟福模型無(wú)法理解的。 3）、原子的再生性問(wèn)題 一個(gè)原子在同外來(lái)粒子相互作用以后，這個(gè)原子可以恢復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)，就象未曾發(fā)生過(guò)任何事情一樣。原子的這種再生性，是盧瑟福模型所無(wú)法說(shuō)明的。 LOGO 本章結(jié)束 作業(yè)： P20(1， 2， 3， 4， 7)
環(huán)評(píng)公示相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1