原子物理學(褚圣麟)第一章--原子的基本狀況-資料下載頁
2025-07-26 10:05本頁面
【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 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 對金、銀、銅、鋁等金屬進行了測量，符合上面的關系式。 (3) 用同一個散射物，在同一個散射角， 表 ?粒子散射與其初速度的關系 常數(shù)??????? ? ?? 4vd nd第 1章 原子的基本狀況 (4) 用同一個 ?粒子源，在同一個散射角，對同一 Nt值， 2Zdnd ???????? ??1920年，查德維克改進了實驗裝置，利用上面的關系，準確地測量了銅、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 ?粒子散射實驗證明，盧瑟福核式模型在一定范圍內與實驗一致，可以確定 ?粒子確實在原子的整個正電荷的庫侖場中運動，也即是說 ?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驗數(shù)據(jù)，按理論來推算 ?粒子達到離原子核最小的距離，這個距離就是 原子核半徑的上限 。 第 1章 原子的基本狀況 Z1 角動量守恒定律 由上兩式及庫侖散射公式代入 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 ?粒子離原子核很遠時的速度是 v，達到離原子核最小距離 rm處的速度是 vˊ θ越大， rm越小，當 θ =π 時， rm達到最小值， ))2/si n ( 11(4 1 2 2210 ????? Mv eZZr mKm EeZZMveZZr 221022210 41241m in???? ??— 原子核線度的上限 粒子的動能全部轉化成勢能時的距離最小。 當入射粒子是 ?粒子時， Z1=2 第 1章 原子的基本狀況 原子半徑數(shù)量級為 1010米，原子核半徑數(shù)量級為 10151014米，相差 45個數(shù)量級，面積相差 810個數(shù)量級，體積相差 1215個數(shù)量級。若把原子放大到足球場地那么大，則原子核相當于場地中心的一個黃豆粒。可見原子中是非?？諘绲?。 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. ?粒子散射實驗的意義及盧瑟福模型的困難 ? 通過實驗解決了原子中正、負電荷的排布問題，建立了一個與 實驗相符的原子結構模型，使人們認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 內兩部分，并且認識到高密度的原子核的存在，在原子物理學中起了重要作用。 意義： ?粒子散射實驗為人類開辟了一條研究微觀粒子結構的新途徑，以散射為手段來探測，獲得微觀粒子內部信息的方法，為近代物理實驗奠定了基礎，對近代物理有著巨大的影響。 ?粒子散射實驗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)定性問題 經(jīng)典物理學告訴我們，任何帶電粒子在作加速運動的過程中都要以發(fā)射電磁波的方式放出能量，那么電子在繞核作加速運動的過程就會不斷地向外發(fā)射電磁波而不斷失去能量，以致軌道半徑越來越小，最后湮沒在原子核中，并導致原子坍縮。然而實驗表明原子是相當穩(wěn)定的。 2）、原子的同一性問題 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差別的，這種原子的同一性是盧瑟福模型無法理解的。 3）、原子的再生性問題 一個原子在同外來粒子相互作用以后，這個原子可以恢復到原來的狀態(tài)，就象未曾發(fā)生過任何事情一樣。原子的這種再生性，是盧瑟福模型所無法說明的。 LOGO 本章結束 作業(yè)： P20(1， 2， 3， 4， 7)
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