原子的结构模型精要.doc

教学内容 原子的结构 知识点一——电子的发现　　　　管壁上的荧光是由于玻璃受到阴极发出的某种射线的撞击而引起的，并把这种射线命名为阴极射线。2、电子的发现　　从1890年起，英国物理学家J.J汤姆孙对阴极射线进行了一系列实验研究。如图是他当时使用的气体放电管的示意图，由阴极C发出的阴极射线通过狭缝A、B形成一条狭窄的射线，它穿过两片平行的金属板D1、D2之间的空间，到达右端带有标尺的荧光屏上。通过射线产生的荧光的位置，可以研究射线的径迹。 　　 （1）1897汤姆孙研究了阴级射线在电场和磁场中的偏转，确认射线是带负电的粒子，并测定计算出这种带电粒子的比荷（带电粒子的电荷量与其质量之比，即q/m，又称荷质比）。汤姆孙发现电子。电子是原子的组成部分，人们认识到原子有复杂的结构。　　（2）电子电荷的测定　　电子电荷的精确测定是1910年由密立根通过著名的“油滴实验”做出的。电子电荷的现代值为：e=1.602 177 33（49）×10-19C，通常取e=1.60×10-19C。密立根实验更重要的发现是：电荷是量子化的，即任何电荷只能是e 的整数倍。从实验测得的比荷及e的数值，可以确定电子的质量me=9.109 389 7×10-31kg。质子质量和电子质量的比值mp/me=1 836知识点二——原子的核式结构模型　　在汤姆孙发现电子之前，对于原子中正负电荷如何分布的问题，汤姆孙本人于1898年提出原子的西瓜模型”或“枣糕模型模型。他认为原子是一个球体，正电荷弥漫性地均匀分布在整个球体内，电子镶嵌其中。有人形象地把汤姆孙模型称之为“西瓜模型”或“枣糕模型”。 图1 　　 2、α粒子散射实验　　（1）α粒子　　α粒子是从放射性物质（如铀和镭）中发射出来的快速运动的粒子，带有两个单位的正电荷，质量为氢原子质量的4倍、电子质量的7300倍。　　（2）α粒子散射实验装置　　1909年，英籍物理学家卢瑟福指导他的学生盖革和马斯顿进行了α粒子散射实验的研究实验装置如图2，当α粒子打到金箔时，由于金原子中的带电粒子对α粒子有库仑力的作用，一些α粒子的运动方向发生改变，也就是发生了α粒子的散射。统计散射到各个方向的α粒子所占的比例，可以推知原子中正负电荷的分布情况。 图1 图2 图3 （3）实验现象　　绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但有少数α粒子（约占八千分之一）发生了大角度偏转，极少数偏转的角度甚至大于90°，有的甚至“撞了回来”。 图3 　　（4）实验现象分析：　　①大角度的偏转不可能是电子造成的 　　②按汤姆孙原子模型，正电荷是弥漫地分布在原子内的，α粒子穿过原子时受到的各方向正电荷的斥力基本上相会抵消，因此对α粒子运动的影响不会很大。所以汤姆孙模型无法解释大角度散射的实验结果。 　　③α粒子大角度散射，甚至反弹回来，表明α粒子在原子某地方受到质量、电量均较大的物质作用。 　　④α粒子通过大约1微米厚的金箔，绝大多数仍沿原方向前进，说明原子内大部分是空的，原子质量、电量相当集中。3、卢瑟福的原子核式模型　　1911年，　卢瑟福对α粒子散射的实验数据进行分析提出了核式结构模型。他设想：原子中心有一个很小的核为原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转。　　这样，当α粒子接近原子时，电子对它的影响可以忽略，但是，原子核对它的作用就不同了。因为原子核很小，α粒子进入原子区域后，大部分α粒子离它很远，受到的库仑力很小，运动方向几乎不改变。只有极少数α粒子在穿过时距离原子核很近，因此受到很强的库仑力发生大角度散射。 　　 原子核的电荷和尺度　　原子是电中性的，原子内含有的电子数和原子核。原子核是由质子和中子组成的，原子核的电荷数就是核中的质子数。各种元素的原子核的电荷数，即原子内的电子数，非常接近于它们的原子序数。　　 原子核的半径是无法直接测量的，一般通过其他粒子与核的 相互作用来确定。α粒子散射是估计核半径的最简单的方法。对于一般的原子核，实验确定的核半径R的数量级为10-15m，而整个原子半径的数量级是10-10m，两者相差十万倍之多，可见原子内部是十分“空旷”的。 典型例题透析类型一 ——卢瑟福α粒子散射实验多1、英国物理学家卢瑟福用α粒子轰击金箔，发现了α粒子的散射现象，下列图中，O表示金原子核的位置，则能正确表示该实验中经过金原子核附近的α粒子的运动轨迹的图是（　　） 　 2．关于原子结构，汤姆孙提出枣糕模型、卢瑟福提出行星模型……如图所示，都采用了类比推理