第18章 原子结构.ppt

第十八章 原子结构 1 电子的发现 英国物理学家J.J.汤姆孙自1890年起开始研究，对阴极射线进行了一系列的实验研究。他认为阴极射线是带电粒子流。 2 原子的核式结构模型 1895年在新西兰大学毕业后，获得英国剑桥大学的奖学金进入卡文迪许实验室，成为汤姆孙的研究生。提出原子结构的核式模型，为原子结构的研究做出很大的贡献。1898年，在汤姆孙的推荐下，担任加拿大麦吉尔大学的物理教授。 1907年返回英国出任曼彻斯特大学的物理系主任。1919年接替退休的汤姆孙，担任卡文迪许实验室主任。1925年当选为英国皇家学会主席。1931年受封为纳尔逊男爵。1937年10月19日因病在剑桥逝世，与牛顿和法拉第并排安葬，享年66岁。 科学成就 1、他关于放射性的研究确立了放射性是发自原子内部的变化。为开辟原子物理学做了开创性的工作。 2、1909年起，卢瑟福根据a粒子散射试验现象提出原子核式结构模型。把原子结构的研究引上了正确的轨道，被誉为原子物理学之父。 3、1919年，卢瑟福做了用α粒子轰击氮核的实验，从而发现了质子。?　　 4、用粒子或γ射线轰击原子核来引起核反应实现人工核反应，成为人们研究原子核和应用核技术的重要手段。 桃李满天下 在卢瑟福的悉心培养下，他的学生和助手有多人获得了诺贝尔奖金： 1921年，卢瑟福的助手索迪获诺贝尔化学奖； 1922年，卢瑟福的学生阿斯顿获诺贝尔化学奖； 1922年，卢瑟福的学生玻尔获诺贝尔物理奖； 1927年，卢瑟福的助手威尔逊获诺贝尔物理奖； 1935年，卢瑟福的学生查德威克获诺贝尔物理奖； 1948年，卢瑟福的助手布莱克特获诺贝尔物理奖； 1951年，卢瑟福的学生科克拉夫特和瓦耳顿，共同获得诺贝尔物理奖； 1978年，卢瑟福的学生卡皮茨获诺贝尔物理奖。 　　 3 氢原子光谱 4 玻尔的原子模型 汤姆孙发现电子 汤姆孙的枣糕模型 α粒子散射实验 卢瑟福的核式结构模型 科学家对原子结构的认识史 原子不可割 汤姆孙的枣糕模型 原子稳定性事实 氢光谱实验 否定 建立 否定 建立 否定 卢瑟福的核式结构模型 建立 出现矛盾 出现矛盾 ? 电子绕核运动将不断向外辐射电磁波，电子损失了能量，其轨道半径不断缩小，最终落在原子核上,而使原子变得不稳定． + + 经典理论认为 事实 卢瑟福的核式结构学说与经典电磁理论的矛盾(一) 原子是稳定的． 由于电子轨道的变化是连续的，辐射电磁波的频率等于绕核运动的频率,连续变化,原子光谱应该是连续光谱 经典理论认为 事实 原子光谱是不连续的,是线状谱 卢瑟福的核式结构学说与经典电磁理论的矛盾(二) 矛盾表明，从宏观现象总结出来的经典电磁理论不适用于原子这样小的物体产生的微观现象。为了解决这个矛盾，1913年丹麦的物理学家玻尔在卢瑟福学说的基础上，把普朗克的量子理论运用到原子系统上，提出了玻尔原子模型。 α粒子散射实验现象: 卢瑟福对于上述实验的结果感到十分惊奇，他说：“它好比你对一张纸发射炮弹，结果炮弹被纸弹回来而打到自己身上” 1、绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来方向前进. 2、少数α粒子发生了较大的偏转 3、极少数α粒子的偏转超过了90°，有的甚至几乎达到180°。 二. α粒子散射实验 思考：原子中的正电荷应如何分布，才有可能出现上述实验结果？为什么？ 原子内部绝大部分是“空”的。 原子内部有“核”存在。 作用力很大，质量很大，电量集中。 ①绝大多数粒子基本不偏移： 表明： ②少数粒子发生较大偏转： 表明： ③极少数粒子被弹回： 表明： 二. α粒子散射实验 三、原子的核式结构的提出 1911年，卢瑟福提出了自己的原子核式结构模型 1、在原子中心有一个很小的核，叫原子核． 2、原子全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里． 3、带负电的电子在核外空间绕着核旋转． 四、原子核的电荷与尺度 根据卢瑟福的原子核式模型和α粒子散射的实验数据，可以推算出各种元素原子核的电荷数，还可以估计出原子核的大小。 ① 原子的半径约为10-10m、原子核半径约是10-15m，原子核的体积只占原子的体积的万亿分之一。 ② 原子核所带正电荷数与核外电子数以及该元素在周期表内的原子序数相等。 ③ 电子绕核旋转所需向心力就是核对它的库仑力。 练习1：在用α粒子轰击金箔的实验中，卢瑟福观察到的α粒子的运动情况是（ ） A、全部α粒子穿过金属箔后仍按原来的方向前进 B、绝大多数α粒子穿过金属箔后仍按原来的方向前进，少数发生较大偏转，极少数甚至被弹回 C、少数α粒子穿过金属箔后仍按原来的方向前进，绝大多数发生较大偏转，甚至被弹回 D、全部α粒子都发生很大偏转