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[物理]第一章原子模型的建立

1897年汤姆逊从如右图放电管中的阴极射线发现了带负电的电子,并测得了e/m比。 3、实验装置 * * Chapter 1 原子模型的建立 §1.1 原子的质量和大小 一、原子的质量 质量最轻的氢原子:1.673×10-27kg 含量最丰富的原子12C:1.994×10-26kg 原子质量的数量级:10-27kg — 10-25kg (1)原子质量单位 u:规定自然界中最丰富的一种元素12C质量的1/12: 1u = 1.994×10-26kg/12 = 1.661×10-27kg (2)原子量 A: , A 是原子质量的相对值, 是原子质量的绝对值。 1、原子质量单位和原子量 §1.1 原子的质量和大小 2、阿伏伽德罗定律 1811年,意大利物理学家阿伏伽德罗提出:1 摩尔任何原子的数目都是 , 称为阿伏伽德罗常数。元素的质量为该元素的原子量A(g),所以: 物理学中一个很重要的常数,它是联系微观物理学和宏观物理学的纽带。 二、原子的大小量级的估算 将原子看作是球体,1摩尔原子占体积为 如果物质的密度为 ,A为原子量,则1摩尔原子占有体积 例如 Li原子 A=7, =0.7, rLi=0.16nm; Pb原子 A=207, =11.34,rPb=0.19nm; 原子的半径都约为10-10 m即?的量级。 1、晶体中原子的点阵排列法 §1.1 原子的质量和大小 2、从气体分子运动论可以估计原子的大小 气体的平均自由程: 测出?,N,求出 r,其中 n 是单位体积中的分子数。 3、从范德瓦尔斯方程测定原子的大小 其中 ,定出 b ,算出 r , V 是分子体积。 三、关于电子 1、电子的发现 1874年 Stoney提出电荷的最小单位 1881年 Stoney命名电量子为电子 1899年 Thomson测量 和 1897年 J.J.Thomson证实阴极射线由负电微粒组成 通过磁场中的偏转测 电子的发现 1833年 1mol一价离子所带电量为常数(法拉第常数) Faraday电解定律:析出物质量正比于电解液电量 Millikan油滴实验精确测定 1909年 J. J. Thomson (1856-1940) in recognition of the great merits of his theoretical and experimental investigations on the conduction of electricity by gases The Nobel Prize in Physics 1906 The Nobel Prize in Physics 1923 for his work on the elementary charge of electricity and on the photoelectric effect R. Millikan (1868-1953) B _ + E 2、电子的电量和质量 (1)加电场:P1-〉P2 阴极射线带负电 (2)再加磁场:P2-〉P1 (3)去电场:射线成一圆形轨迹 可求电子的荷质比 e/m e =1.602×10-19(c) me=9.109×10-31kg 3、电子的大小 质子质量: 原子物理中重要的两个无量纲常数之一。 从电子的静电固有能估计电子的经典半径: §1.2 原子的核式结构 一、 Thomson的原子模型 1、内容 原子是一个半径为10-10m的弹性冻胶状的实心小球,原子中的正电荷均匀分布在整个球内,而带负电荷的电子则镶嵌在这个球体中,正负电荷的量值相等,原子中的电子在它们的平衡位置上作简谐振动。 §1.2 原子的核式结构 2、Thomson的原子模型的困难 1903年,勒纳特在做电子在金属薄膜上的散射实验时发现,高速运动的电子很容易通过金属薄膜,原子并不像具有半径为10-10m 那样大小的实体球,而是显得十分空虚。 二、 ? 粒子散射实验 1、实验目的 检验汤姆逊模型的正确性 2、实验的设计思想 用高能量的? 粒子去碰撞原子,通过观察? 粒子的散射情况来探索原子的内部结构。 §1.2 原子的核式结构 散射:粒子流射入物体,与物

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