1、2 2.原子的核式結構模型原子的核式結構模型第十八章第十八章 原子結構原子結構 電子是原子的組成部分，電子是原子的組成部分，由于電子是帶負電的，由于電子是帶負電的，而原子又是中性的，而原子又是中性的，因此推斷出原子中還因此推斷出原子中還有帶正電的物質，幾有帶正電的物質，幾乎占有原子的全部質乎占有原子的全部質量。量。 me=9.10910-31Kg e=1.60210-19C J.J.湯姆孫，湯姆孫，1857-1940，英國物，英國物理學家，電子的發現者。理學家，電子的發現者。因通過氣體電傳導性的研究，測因通過氣體電傳導性的研究，測出電子的電荷與質量的比值，出電子的電荷與質量的比值，1906年獲

2、諾貝爾物理學獎。年獲諾貝爾物理學獎。思考：那么，這兩思考：那么，這兩種物質是怎樣構成種物質是怎樣構成原子的呢？原子的呢？電子正電荷原子是一個球體，原子是一個球體，里面充滿了里面充滿了均勻分布的帶正電的流體，電均勻分布的帶正電的流體，電子鑲嵌在正電荷液體中，就象子鑲嵌在正電荷液體中，就象棗點綴在一塊蛋糕里一樣，所棗點綴在一塊蛋糕里一樣，所以又被人們稱為以又被人們稱為“棗糕模型棗糕模型”。電子等間隔地排列在與正電球電子等間隔地排列在與正電球同心的圓周上，并以一定的速同心的圓周上，并以一定的速度做圓周運動從而發出電磁輻度做圓周運動從而發出電磁輻射，原子光譜所反映的就是這射，原子光譜所反映的就是這些電

3、子的輻射頻率。些電子的輻射頻率。從經典物理學的角度看，湯姆孫的模型是很成功成功的。 解釋原子是電中性的，電子在原子里是怎樣分布的，解釋解釋原子是電中性的，電子在原子里是怎樣分布的，解釋原子為什么會發光，能估計出原子的大小約為一億分之一原子為什么會發光，能估計出原子的大小約為一億分之一厘米。厘米。1895年在新西蘭大學畢業后，獲得英國劍年在新西蘭大學畢業后，獲得英國劍橋大學的獎學金進入卡文迪許實驗室，成橋大學的獎學金進入卡文迪許實驗室，成為湯姆孫的研究生。提出原子結構的核式為湯姆孫的研究生。提出原子結構的核式模型，為原子結構的研究做出很大的貢獻。模型，為原子結構的研究做出很大的貢獻。1898年，

4、在湯姆孫的推薦下，擔任加拿大年，在湯姆孫的推薦下，擔任加拿大麥吉爾大學的物理教授。麥吉爾大學的物理教授。 1907年返回英國出任曼徹斯特大學的物理年返回英國出任曼徹斯特大學的物理系主任。系主任。1919年接替退休的湯姆孫，擔任卡文迪許年接替退休的湯姆孫，擔任卡文迪許實驗室主任。實驗室主任。1925年當選為英國皇家學會主席。年當選為英國皇家學會主席。1931年年受封為納爾遜男爵。受封為納爾遜男爵。1937年年10月月19日因病在劍橋逝世，與牛頓日因病在劍橋逝世，與牛頓和法拉第并排安葬，享年和法拉第并排安葬，享年66歲。歲。歐內斯特歐內斯特盧瑟福盧瑟福1871年年8月月30日生于新西日生于新西蘭納

5、爾遜的一個手工業工蘭納爾遜的一個手工業工人家庭。并在新西蘭長大。人家庭。并在新西蘭長大。他進入新西蘭的坎特伯雷他進入新西蘭的坎特伯雷學院學習。學院學習。23歲時獲得了三個學位歲時獲得了三個學位（文學學士、文學碩士、（文學學士、文學碩士、理學學士）。理學學士）。 科學成就科學成就1、他關于、他關于放射性的研究放射性的研究確立了放確立了放射性是發自原子內部的變化。為開射性是發自原子內部的變化。為開辟原子物理學做了開創性的工作。辟原子物理學做了開創性的工作。2、1909年起，盧瑟福根據年起，盧瑟福根據a粒子散粒子散射試驗現象提出原子核式結構模型。射試驗現象提出原子核式結構模型。把原子結構的研究引上了

6、正確的軌把原子結構的研究引上了正確的軌道，被譽為道，被譽為原子物理學之父原子物理學之父。 3、1919年，盧瑟福做了用年，盧瑟福做了用粒子粒子轟擊氮核的實驗，從而轟擊氮核的實驗，從而發現了質發現了質子。子。 4、用粒子或、用粒子或射線轟擊原子核來射線轟擊原子核來引起核反應引起核反應實現人工核反應實現人工核反應，成為，成為人們研究原子核和應用核技術的重人們研究原子核和應用核技術的重要手段。要手段。 桃李滿天下桃李滿天下 在盧瑟福的悉心培養下，他的學生和助手在盧瑟福的悉心培養下，他的學生和助手有多人獲得了諾貝爾獎金：有多人獲得了諾貝爾獎金： 1921年，盧瑟福的助手索迪獲諾貝爾化年，盧瑟福的助手索

7、迪獲諾貝爾化學獎；學獎； 1922年，盧瑟福的學生阿斯頓獲諾貝爾年，盧瑟福的學生阿斯頓獲諾貝爾化學獎；化學獎； 1922年，盧瑟福的學生玻爾獲諾貝爾物年，盧瑟福的學生玻爾獲諾貝爾物理獎；理獎； 1927年，盧瑟福的助手威爾遜獲諾貝爾年，盧瑟福的助手威爾遜獲諾貝爾物理獎；物理獎； 1935年，盧瑟福的學生查德威克獲諾貝年，盧瑟福的學生查德威克獲諾貝爾物理獎；爾物理獎； 1948年，盧瑟福的助手布萊克特獲諾貝年，盧瑟福的助手布萊克特獲諾貝爾物理獎；爾物理獎； 1951年，盧瑟福的學生科克拉夫特和瓦年，盧瑟福的學生科克拉夫特和瓦耳頓，共同耳頓，共同 獲得諾貝爾物理獎；獲得諾貝爾物理獎； 1978年，

8、盧瑟福的學生卡皮茨獲諾貝爾年，盧瑟福的學生卡皮茨獲諾貝爾物理獎。物理獎。絕大多數絕大多數粒子穿過粒子穿過金箔后仍沿原來方向金箔后仍沿原來方向前進，前進，少數少數粒子（約占粒子（約占8000分之一）發生了分之一）發生了較大的偏轉，較大的偏轉，極少數極少數粒子的偏轉粒子的偏轉超過了超過了90，有的甚，有的甚至幾乎被撞了回來。至幾乎被撞了回來。盧瑟福對于上述實驗的結果感到十分驚奇，盧瑟福對于上述實驗的結果感到十分驚奇，他說：他說：“這是我一生中從未有的最難以置信這是我一生中從未有的最難以置信的事，它好比你對一張紙發射炮彈，結果被的事，它好比你對一張紙發射炮彈，結果被發彈回來而打到自己身上。發彈回來而

9、打到自己身上。”思考：為什么會這樣說？湯姆遜棗思考：為什么會這樣說？湯姆遜棗糕原子模型能否解釋這種現象？糕原子模型能否解釋這種現象？（1）粒子出現大角度散射）粒子出現大角度散射有沒有可能是與電子碰撞有沒有可能是與電子碰撞后造成的？后造成的？（2）按照棗糕模型，粒子）按照棗糕模型，粒子出現大角度散射有沒有可出現大角度散射有沒有可能是原子中正電荷造成的？能是原子中正電荷造成的？ 請你來回答吧！請你來回答吧！盧瑟福盧瑟福根據他的導師湯姆生模型計算的結果：根據他的導師湯姆生模型計算的結果：實驗結果與之前預測完全不一致，實驗結果與之前預測完全不一致，所以原子結構模型必須重新構思所以原子結構模型必須重新構

10、思! 實驗結果卻是有八千分之一的粒子發生了大實驗結果卻是有八千分之一的粒子發生了大角度偏轉角度偏轉 ！盧瑟福思考盧瑟福思考 1 1微米厚的金箔內含微米厚的金箔內含30003000層原子層原子層，絕大多數層，絕大多數粒子穿過金箔粒子穿過金箔仍沿原方向前進說明什么？仍沿原方向前進說明什么？ 少數少數粒子的大角度偏轉甚至反粒子的大角度偏轉甚至反彈是怎么造成的？彈是怎么造成的？在原子的中心有一個很小的核，叫做原子在原子的中心有一個很小的核，叫做原子核原子的全部正電荷和幾乎全部質量都核原子的全部正電荷和幾乎全部質量都集中在原子核里帶負電的電子在核外空集中在原子核里帶負電的電子在核外空間繞著核旋轉間繞著核

11、旋轉三三. 原子的核式結構的提出原子的核式結構的提出 1. 原子的核式結構模型原子的核式結構模型 粒子穿過原子時，粒子穿過原子時，電子對電子對粒子運動的影粒子運動的影響很小，影響響很小，影響粒子運粒子運動的主要是帶正電的動的主要是帶正電的原子核。原子核。而而絕大多數的絕大多數的粒子粒子穿穿過原子時離核較遠，過原子時離核較遠，受到的庫侖斥力很小，受到的庫侖斥力很小，運動方向幾乎沒有改運動方向幾乎沒有改變，只有變，只有極少數極少數粒子粒子可能與核十分接近，可能與核十分接近，受到較大的庫侖斥力，受到較大的庫侖斥力，才會發生大角度的偏才會發生大角度的偏轉轉 。三三. 原子的核式結構的提出原子的核式結構

12、的提出 2. 對對粒子散射實驗現象粒子散射實驗現象解釋解釋根據盧瑟福的原子核式模型和根據盧瑟福的原子核式模型和粒子散射的粒子散射的實驗數據，可以推算出各種元素原子核的實驗數據，可以推算出各種元素原子核的電荷數，還可以估計出原子核的大小。電荷數，還可以估計出原子核的大小。（1 1）原子的半徑約為）原子的半徑約為1010-10-10m m、原子核半徑約、原子核半徑約是是1010-15-15m m，原子核的體積只占原子的體積，原子核的體積只占原子的體積的萬億分之一。的萬億分之一。（2 2）原子核所帶）原子核所帶正電荷數正電荷數與核外與核外電子數電子數以以及該元素在周期表內的及該元素在周期表內的原子序

13、數相等原子序數相等。 根據盧瑟福的原子結構模型，原子內部是十分根據盧瑟福的原子結構模型，原子內部是十分“空曠空曠”的，舉一個簡單的例子的，舉一個簡單的例子：露珠和體育場露珠和體育場體育場體育場原子原子原子核原子核 1、在用、在用粒子轟擊金箔的實驗中，盧瑟福觀察粒子轟擊金箔的實驗中，盧瑟福觀察到的到的粒子的運動情況是（粒子的運動情況是（ ） A、全部、全部粒子穿過金屬箔后仍按原來的方向前粒子穿過金屬箔后仍按原來的方向前進進 B、絕大多數、絕大多數粒子穿過金屬箔后仍按原來的方粒子穿過金屬箔后仍按原來的方向前進，少數發生較大偏轉，極少數甚至被彈回向前進，少數發生較大偏轉，極少數甚至被彈回 C、少數、

14、少數粒子穿過金屬箔后仍按原來的方向前粒子穿過金屬箔后仍按原來的方向前進，絕大多數發生較大偏轉，甚至被彈回進，絕大多數發生較大偏轉，甚至被彈回 D、全部、全部粒子都發生很大偏轉粒子都發生很大偏轉B2、盧瑟福、盧瑟福粒子散射實驗的結果（粒子散射實驗的結果（ ）A、證明了質子的存在、證明了質子的存在B、證明了原子核是由質子和中子組成的、證明了原子核是由質子和中子組成的C、說明原子的全部正電荷和幾乎全部質量都集中、說明原子的全部正電荷和幾乎全部質量都集中在一個很小的核上在一個很小的核上D、說明原子的電子只能在某些不連續的軌道上運、說明原子的電子只能在某些不連續的軌道上運動動C3、當、當粒子被重核散射時，如圖所示的運動粒子被重核散射時，如圖所示的運動軌跡哪些是不可能存在的（軌跡哪些是不可能存在的（ ）BC4、利用、利用粒子散射實驗，可以估算出（粒子散射實驗，可以估算出（ ） A原子核外電子大小原子核外電子大小B電子運動速度電子運動速度C原子的大小