物理学史课件--原子核物理的发展.pptVIP

“原子”一词来自希腊文，含义是“不可分割的”。公元前四世纪，古希腊哲学家德谟克利特(Democritus)提出了这一概念，并把它当作物质的最小单元。 17世纪，通过卡文迪许和拉瓦锡等许多化学家的工作，发现了水可分解为氧和氢两种元素；空气是由氧、氢和氮等元素混合而成的，燃烧只不过是元素和氧起激烈反应等等。随着几十种元素的发现，英国化学家道尔顿提出了新的原子学说。他认为物质是由许多种类不同的元素所组成，元素又由非常微小的，不可再分的、不能毁灭又不能创生的原子所组成。 1807年，英国科学家约翰 · 道尔顿(John Dalton)提出原子论。他认为原子类似于刚性的小球，它们是物质世界的基本结构单元，是不可分割的。 道尔顿用他的学说说明了化学中的物质不灭定律等。道尔顿的原子说是根据事实概括的结果，能够用来研究和发现新的现象，因此比古代原子说更进一步。 1858年“阴极射线”被发现，它是由什么组成的，一直众说纷纭，并引起了一场英、法、德科学家的大争论.由德国一些物理学家组成的论战一方主张，阴极射线是以太的特殊振动；由英国、法国一些物理学家组成的论战另一方认为，阴极射线是带负电的粒子流.问题一直得不到公认.本来，克鲁克斯在1879年的几个实验就足以证明粒子论者的观点是正确的，但由于当时普遍认为原子不可再分，因而不能解释勒纳德在1893年将“阴极射线”引出阴极管外的现象，致使论战截至伦琴射线发现时还未结束.到1897年，汤姆生走上了科学实验的舞台，他用不同的方法测定了阴极射线粒子的荷质比，证明它们是一种更基本的粒子，导致了电子的发现，以致真相大白. 早在1881年，亥姆霍兹在伦敦发表“法拉第讲演”时，“电原子”概念就开始进入了法拉第的电解定律.利用这个定律来测量离子的荷质比变得方便起来了.人们特别感兴趣的是法拉第常数F，因为它表示了用多少电量来析出1克当量元素. 对于一价氢离子，这正好是它的荷质比.我们现在知道，F=9649.4库／克当量.对于氢元素，1克当量等于1，而它的质量为NM，它的正离子所带电量为Ne，N表示洛喜米德常数. 1897年汤姆生发现了电子的存在后，人们进行了多次尝试，以精确确定它的性质。汤姆生又测量了这种基本粒子的比荷（荷质比），证实了这个比值是唯一的。许多科学家为测量电子的电荷量进行了大量的实验探索工作。电子电荷的精确数值最早是美国科学家密立根于1917年用实验测得的。密立根在前人工作的基础上，进行基本电荷量e的测量，他作了上百次测量，一个油滴要盯住几个小时，可见其艰苦的程度。密立根通过油滴实验，精确地测定基本电荷量e的过程. 19世纪后半期，分子运动论有了进一步发展，人们逐步建立起近代的原子分子学说。但是原子分子是否存在，一直没有用实验证实。 1897年汤姆逊发现了电子，并证明了电子是各种元素的基本组成部分。1903年卢瑟福和化学家索迪合作，通过实验发现了一种物质可以变成另一种物质，提出了原子自然衰变的理论。这些事实打破了道尔顿以来人们认为原子不可再分割的观念。 1905年，爱因斯坦用分子运动论的观点从理论上解释布朗运动获得成功，他还提出了测定分子大小的新方法。 1908年，法国物理学家佩林按爱因斯坦的方法，用实验测定了分子的大小，结果跟爱因斯坦预言的一致，终于在科学界确认了现代分子原子学说。 卢瑟福手迹 汤姆生用如图所示的装置（阴极射线管）发现了电子．电子由阴极C射出，在CA间电场加速，A′上有一小孔，所以只有一细束的电子可以通过P与P′两平行板间的区域，电子通过这两极板区域后打到管的末端，使末端S处的荧光屏发光（荧光屏可以近似看成平面）．水平放置的平行板相距为d，长度为L，它的右端与荧光屏的距离为D．当平行板间不加电场和磁场时，电子水平打到荧光屏的O点；当两平行板间电压为U时，在荧光屏上S点出现一亮点，测出OS=H；当偏转板中又加一磁感应强度为B垂直纸面向里的匀强磁场时，发现电子又打到荧光屏的O点 1909年，英国物理学家卢瑟福(E. Rutherford) 在他的学生盖革(H. Geiger)和马斯登(E. Marsden)的协助下，发现 ?粒子轰击原子时，大约每八千个 ?粒子中有一个被反射回来。汤姆逊模型无法对该实验结果做出解释。卢瑟福根据实验结果于1911年提出了原子的“核式结构模型”(也被称为“卢瑟福行星模型”) E. Rutherford，1908年诺贝尔化学奖得主，外号：鳄鱼。 原子核 电子 卢瑟福原子模型 卢瑟福的“核式结构模型” 可以解释? 粒子散射实验结果，因此比汤姆逊模型更符合实际情况。 卢瑟福的“行星模型”的虽然可以解释?粒子散射实验结果，但该模型却 无法解释原子的稳定性 无法解释氢原子光谱的规律。 为了解释上述问题，卢