原子物理學(xué)講義(參考版)
2025-06-12 23:34本頁(yè)面
【正文】 在中心力場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的粒子，可證明，只有在兩種中心力（，如萬(wàn)有引力、庫(kù)侖力；，如諧振力）場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的粒子軌道才可能閉合。其中電子的經(jīng)典半徑若取Z＝1，R＝，可得出電子作螺旋運(yùn)動(dòng)最終落入核內(nèi)需時(shí)但實(shí)際上并非如此，這是盧瑟福模型的重大缺陷。)3)無(wú)法解釋原子的再生性(原子在外來(lái)影響撤除后，立即恢復(fù)原來(lái)的狀態(tài)稱(chēng)為再生性。困難：1)無(wú)法解釋原子的穩(wěn)定性由經(jīng)典理論知，電子繞核的加速圓運(yùn)動(dòng)必發(fā)射電磁波而放出能量，則電子能量將逐漸減少(形成繞核的螺旋運(yùn)動(dòng))，最后電子落入核內(nèi)，原子崩潰。1967年，美將一源送上月球，對(duì)月球表面進(jìn)行盧瑟福散射來(lái)分析其成份。此外，原子核外電子因質(zhì)量較?。s為粒子質(zhì)量的1/7300倍），電子對(duì)粒子的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的影響微不足道。這就是為什么在450以上的大角度散射與理論符合較好的原因。所以有大角度散射時(shí)可不計(jì)小角度散射，一次散射理論適用。實(shí)際觀測(cè)到的較大的角可設(shè)想是由于一次大角度散射和多次小角度散射合成的。但因?yàn)楹撕苄?，核空間很大，因此粒子通過(guò)鉑箔時(shí)，多次接近核的機(jī)會(huì)不大。所以要求鉑箔厚度適度?？稍拥闹睆郊s31010m，可見(jiàn)還有1000多個(gè)原子的厚度。在粒子散射實(shí)驗(yàn)中，理論推演中包含有兩個(gè)假定：1）計(jì)算散射面積時(shí)，把單原子的散射截面乘以原子數(shù)，這就假定在鉑箔中原子核前后不互相遮蔽；2）通過(guò)鉑箔的粒子只經(jīng)過(guò)一次散射。實(shí)際上，從經(jīng)典物理學(xué)的角度也可簡(jiǎn)單地得到，當(dāng)粒子以能量()打向核，當(dāng)能量全部轉(zhuǎn)化為勢(shì)能時(shí)兩者的間距即為最小距離。)上式為兩體相斥時(shí)的解，若兩體相吸，則將“1”換為“－1”即可。)設(shè)粒子（Z1）距核（Z2）很遠(yuǎn)時(shí)速度為，距核近到感受到核的庫(kù)侖力時(shí)速度為，據(jù)能量守恒律有：因粒子在有心力場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，其角動(dòng)量守恒，故：(常數(shù))當(dāng)時(shí)，徑向速度為0，只有切向速度(“近日點(diǎn)”特征)，于是經(jīng)整理后得：上式中，右邊第一項(xiàng)是粒子的離心能，第二項(xiàng)是在近日點(diǎn)的勢(shì)能。盧瑟福公式據(jù)經(jīng)典理論導(dǎo)出而在量子理論中仍成立，這是很少見(jiàn)的。1. 蓋革馬斯頓實(shí)驗(yàn)(1913)此實(shí)驗(yàn)證明了盧瑟福散射公式是正確的。以上推導(dǎo)中假定原子核不動(dòng)。(sr：球面度，為立體角的單位。則可由此得盧瑟福散射公式： 盧瑟福散射公式的物理意義：粒子散射到方向單位立體角內(nèi)每個(gè)原子的有效散射截面。粒子打在環(huán)上的幾率： 。從空間幾何知，[面元的立體角為。此式在理論上重要，但在實(shí)驗(yàn)中無(wú)法測(cè)量b)顯然
教學(xué)教案相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1