1、18.2原子的核式結構模型原子復雜結構的發現過程原子復雜結構的發現過程18971897年發現陰極射線是電子流年發現陰極射線是電子流都從物體中擊出電子來都從物體中擊出電子來原子原子 ( (中性中性) )電子電子( (一一) )正電荷正電荷? ?設想設想? ?1 1、公元前五世紀、公元前五世紀希臘哲學家提出物質是由不可分割的微粒（叫原子）組成。希臘哲學家提出物質是由不可分割的微粒（叫原子）組成。2 2、100100多年前多年前化學反應中原子的種類和數目不變，化學上倍比定律的發化學反應中原子的種類和數目不變，化學上倍比定律的發現等證實了物質的原子性結構，認為原子是不可再分的、物現等證實了物質的原子性

2、結構，認為原子是不可再分的、物質是由原子組成的。質是由原子組成的。3 3、1919世紀末世紀末2020世紀初世紀初X X射線使氣體電離射線使氣體電離光電效應光電效應湯姆生原子模型湯姆生原子模型 19世紀是電磁學大發展的時期世紀是電磁學大發展的時期, 到七、八十年到七、八十年代電氣工業開始有了發展代電氣工業開始有了發展, 發電機、變壓器和發電機、變壓器和高壓輸電線路逐步在生產中得到應用，然而，高壓輸電線路逐步在生產中得到應用，然而，漏電和放電損耗非常嚴重，成了亟待解決的問漏電和放電損耗非常嚴重，成了亟待解決的問題。同時，電氣照明也吸引了許多科學家的注題。同時，電氣照明也吸引了許多科學家的注意。這

3、些問題都涉及低壓氣體放電現象，于是意。這些問題都涉及低壓氣體放電現象，于是，人們競相研究與低壓氣體發電現象有關的問，人們競相研究與低壓氣體發電現象有關的問題。陰極射線是低壓氣體放電過程中出現的一題。陰極射線是低壓氣體放電過程中出現的一種奇特現象，對其本性的研究導致了英國學派種奇特現象，對其本性的研究導致了英國學派的微粒說和德國學派的以太論。的微粒說和德國學派的以太論。 電子的發現電子的發現陰極射線是德國物理學家陰極射線是德國物理學家J.普呂克爾在普呂克爾在1858年利用年利用低壓氣體放電管研究氣體放電時發現的低壓氣體放電管研究氣體放電時發現的 .從低壓氣從低壓氣體放電管陰極發出的電子在電場加速

4、下形成的電子體放電管陰極發出的電子在電場加速下形成的電子流。陰極可以是冷的也可以是熱的，電子通過外加流。陰極可以是冷的也可以是熱的，電子通過外加電場的場致發射、殘存氣體中正離子的轟擊或熱電電場的場致發射、殘存氣體中正離子的轟擊或熱電子發射過程從陰極射出。子發射過程從陰極射出。 陰極射線陰極射線1897年年J.J.湯姆孫湯姆孫根據放根據放電管中的陰極射線在電磁電管中的陰極射線在電磁場和磁場作用下的軌跡確場和磁場作用下的軌跡確定陰極射線中的粒子帶負定陰極射線中的粒子帶負電，并測出其荷質比，這電，并測出其荷質比，這在一定意義上是歷史上第在一定意義上是歷史上第一次發現電子，一次發現電子，12年后年后R

5、.A.密立根用油滴實驗測密立根用油滴實驗測出了電子的電荷。出了電子的電荷。電子的發現電子的發現1856-19401856-1940英國劍橋大學英國劍橋大學實驗物理學家實驗物理學家 電子的發現電子的發現湯姆孫湯姆孫1. 測陰極射線的電荷測陰極射線的電荷 2. 使陰極射線在靜電場中偏轉。使陰極射線在靜電場中偏轉。 3. 3. 測陰極射線的荷質比。從以上兩實驗測陰極射線的荷質比。從以上兩實驗, , 湯姆生湯姆生已可明確無誤地證明陰極射線是由某種帶負電的微已可明確無誤地證明陰極射線是由某種帶負電的微粒組成。這種微粒是什么，湯姆生進一步對陰極射粒組成。這種微粒是什么，湯姆生進一步對陰極射線的荷質比進行了

6、大量的測量。最后得到陰極射線線的荷質比進行了大量的測量。最后得到陰極射線微粒的質荷比為微粒的質荷比為1010-11-11千克千克庫侖庫侖, , 比氫離子的質荷比氫離子的質荷比比1010-8-8千克千克庫侖小千倍。庫侖小千倍。陰極射線應用陰極射線應用 電子示波器中的示波管、電視的顯像管、電子顯微電子示波器中的示波管、電視的顯像管、電子顯微鏡等都是利用陰極射線在電磁場作用下偏轉、聚焦鏡等都是利用陰極射線在電磁場作用下偏轉、聚焦以及能使被照射的某些物質以及能使被照射的某些物質,如硫化鋅發熒光的性如硫化鋅發熒光的性質工作的質工作的.高速的陰極射線打在某些金屬靶極上能高速的陰極射線打在某些金屬靶極上能產

7、生產生X射線，可用于研究物質的晶體結構。陰極射射線，可用于研究物質的晶體結構。陰極射線還可直接用于切割、熔化、焊接等。線還可直接用于切割、熔化、焊接等。在在19世紀末年，物理學有三項重大的實驗發現，這就世紀末年，物理學有三項重大的實驗發現，這就是是X射線、放射性和電子。電子的發現具有更偉大的射線、放射性和電子。電子的發現具有更偉大的意義，因為這一事件使人們認識到自然界還有比原子意義，因為這一事件使人們認識到自然界還有比原子更小的實物。電子的發現打開了通向原子物理學的大更小的實物。電子的發現打開了通向原子物理學的大門門 ,人們開始研究原子的結構人們開始研究原子的結構 .電子的發現之旅陰極射線湯姆

8、孫發現電子倫琴發現X射線n原子可以分割。n無論哪種材料作為陰極產生的粒子質量電荷相同，說明它們是原子的組成部分。n粒子質量小于氫原子的千分之一。AK湯姆孫的原子模型：湯姆孫的原子模型： 原子是一個球體，正電荷原子是一個球體，正電荷均勻分布均勻分布在在整個球體內，電子整個球體內，電子鑲嵌鑲嵌其中。其中。湯姆孫的原子模型湯姆孫的原子模型棗糕模型棗糕模型 1909190919111911年，英國物年，英國物理學家盧瑟福和他的助理學家盧瑟福和他的助手們進行了手們進行了 粒子散射粒子散射實驗實驗盧盧瑟瑟福福著名的著名的 粒子散射實驗粒子散射實驗湯姆孫模型預言的湯姆孫模型預言的粒子散射實驗的粒子散射實驗的

9、結果是怎樣的？結果是怎樣的？湯姆孫模型預言的湯姆孫模型預言的粒子散射實驗的粒子散射實驗的結果是怎樣的？結果是怎樣的？正電荷在原子內部均勻分布，正電荷在原子內部均勻分布， 粒子穿過原粒子穿過原子時，由于粒子兩側正電荷對它的斥力大部子時，由于粒子兩側正電荷對它的斥力大部分互相抵消，使分互相抵消，使粒子偏轉的力不會很大。粒子偏轉的力不會很大。實驗結果：沿原方向前進：沿原方向前進：發生大角度偏轉，：發生大角度偏轉，甚至偏角超過甚至偏角超過90900 0結果分析：電子能否使電子能否使粒子大角度偏轉？粒子大角度偏轉？1 1微米厚的金箔內含微米厚的金箔內含30003000層原子層，層原子層，絕大多數絕大多數

10、粒子穿過金箔仍沿原方粒子穿過金箔仍沿原方向前進說明什么？向前進說明什么？少數少數粒子的大角度偏轉甚至反彈粒子的大角度偏轉甚至反彈是怎么造成的？是怎么造成的？原子的核式結構的提出原子的核式結構的提出在原子的中心有一個很小的核，叫做原子核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集中在原原子的全部正電荷和幾乎全部質量都集中在原子核里子核里帶負電的電子在核外空間繞著核旋轉帶負電的電子在核外空間繞著核旋轉 v 根據盧瑟福的原子結構模型，原子內根據盧瑟福的原子結構模型，原子內部是十分部是十分“空曠空曠”的，舉一個簡單的例子：的，舉一個簡單的例子：體育場原子原子核原子核的電荷和

11、大小原子核的電荷和大小v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實驗粒子散射的實驗數據，可以推算出各種元素原子核的電荷數，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。還可以估計出原子核的大小。v（1）原子的半徑約為）原子的半徑約為10-10米、原子核半徑約是米、原子核半徑約是10-14米，原子核的體積只占原子的體積的萬億米，原子核的體積只占原子的體積的萬億分之一。分之一。v（2）原子核所帶正電荷數與核外電子數以及該）原子核所帶正電荷數與核外電子數以及該元素在周期表內的原子序數相等。元素在周期表內的原子序數相等。v（3）電子繞核旋轉所需向心力就是核對它

12、的庫）電子繞核旋轉所需向心力就是核對它的庫侖力。侖力。 【反饋練習】 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、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答案：答案：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、