高中物理選擇性必修第三冊

第四章

原子結構和波粒二象性熱力學定律

4.3

原子的核式結構模型

科學家在研究稀薄氣體放電時發現，當玻璃管內的氣體足夠稀薄時，陰極就發出一種射線。它能使對著陰極的玻璃管壁發出熒光，這種射線的本質是什么呢？

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第四章

原子結構和波粒二象性陰極射線的本質？電磁波說這種射線本質是一種電磁波的傳播過程

赫茲湯姆孫粒子說這種射線本質是一種高速粒子流

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第四章

原子結構和波粒二象性1、湯姆孫研究陰極射線發現了電子，從而敲開了人類認識原子的大門。湯姆孫湯姆孫研究陰極射線電子的發現經歷怎樣的歷程？

一、電子的發現?0陰極射線在電場的偏轉帶負電荷

一、電子的發現陰極K：發出帶電粒子平行的金屬板之間夾有電場帶有標尺的熒光屏?0陰極射線在磁場的偏轉湯姆孫

根據陰極射線在電場和磁場中的偏轉情況斷定，它的本質是帶負電的粒子流，并求出了這種粒子的比荷.組成陰極射線的粒子被稱為電子.

一、電子的發現

一、電子的發現為了使射線回到P1點2、測定電子的比荷

需在D1D2之間施加垂直紙面向外的磁場去掉D1D2之間的電場射線在磁場作用下偏轉，射在P3點。

換用不同材料的陰極做實驗,所得比荷的數值都相同,是氫離子比荷的近兩千倍.證明這種粒子是構成各種物質的共有成分。

一、電子的發現

1889年4月30日，J.J.湯姆孫正式宣布發現電子;電子的發現，結束了關于陰極射線本質的爭論;從此人類意識到，原子并不是組成物質的最小單位，探索原子結構的序幕由此拉開……

由于J.J.湯姆生的杰出貢獻，1906年他獲得諾貝爾物理學獎。【特別提醒】(1)注意陰極射線和X射線的區別.陰極射線是電子流，X射線是電磁輻射.(2)由陰極射線在電場、磁場中的偏轉可確定射線由帶負電的粒子組成.

一、電子的發現

1909—1913年間，由密立根（美國，1868—1953實驗物理學家）通過著名的”油滴實驗“測出電子電荷的數值，1923年獲得諾貝爾物理學獎.

密立根實驗發現：電荷具有量子化的特征，即任何帶電體的電荷只能是e的整數倍。電子電量：e=1.602176634×10-19C電子質量：me=9.10938356×10-31kg

勒納德1903年做了一個實驗，發現高速電子很容易穿透原子，原子不是一個實心球體.勒納德，1862—1947，德國物理學家，獲得1905年諾貝爾物理學獎.1、湯姆孫的棗糕模型

原子是一個球體，正電荷彌漫性地均勻分布在整個球體內，電子鑲嵌其中，有人形象地把湯姆孫模型稱為“西瓜模型”或“棗糕模型”二、原子的核式結構模型2、盧瑟福的α粒子散射實驗++α粒子散射實驗盧瑟福α粒子散射實驗裝置由α粒子源、金箔、顯微鏡等幾部分組成：①金箔具有良好的延展性，其厚度約為1nm,α粒子才能穿過。②金的原子序數大，α粒子與金核間的庫侖斥力大，偏轉明顯，實驗時從α粒子源到熒光屏這段路程處于真空中。二、原子的核式結構模型二、原子的核式結構模型模擬α粒子散射實驗二、原子的核式結構模型+①絕大多數的α粒子仍沿原來的方向前進——離金原子核較遠，庫侖斥力較小。②少數α粒子發生較大的偏轉——離金原子核較近，庫侖斥力較大。③極少數α粒子偏轉角度超過90°，有的甚至達到180°,它們幾乎被“撞了回來”。α粒子散射實驗的現象二、原子的核式結構模型3、α粒子散射實驗的解釋湯姆孫的模型無法解釋大角度散射的實驗結果。

占原子質量絕大部分的帶正電的物質集中在很小的空間范圍。這樣才會使α粒子在經過時受到很強的斥力，使其發生大角度的偏轉。⑴大角度的偏轉不可能是電子造成的⑵α粒子偏轉主要是具有原子的大部分質量的帶正電部分造成的

因為電子的質量只有α粒子的

，它對α粒子速度的大小和方向的影響就像灰塵對槍彈的影響，完全可以忽略。4、原子的核式結構模型

盧瑟福依據α粒子散射實驗的結果，提出了原子核的核式結構：

（1）原子中心有一個體積很小的核，叫原子核。

（2）原子的全部正電荷和幾乎全部質量都集中在核里。

（3）帶負電的電子在核外空間繞核旋轉。二、原子的核式結構模型三、原子核的電荷與尺度1.原子核的電荷數：

各種元素的原子核的電荷數，即原子內的電子數，非常接近它們的原子序數，這說明元素周期表中的各種元素是按原子中的電子數來排列的.2.原子核的組成：

原子核是由質子和中子組成的，原子核的電荷數就是核中的質子數.X為元素符號，Z為質子數，A

為質量數。核電荷數＝質子數(Z)＝元素的原子序數＝核外電子數質量數（A）＝核子數＝質子數＋中子數原子核的符號:

H的三種同位素：3.原子核的大?。?/p>

用核半徑描述核的大小.一般的原子核，實驗確定的核半徑的數量級為10－15，而整個原子半徑的數量級是10－10m，兩者相差十萬倍之多.三、原子核的電荷與尺度原子內部是十分“空曠”的1、英國物理學家湯姆孫通過對陰極射線的實驗研究發現A.陰極射線在電場中偏向正極板一側B.陰極射線在磁場中受力情況跟正電荷受力情況相同C.不同材料所產生的陰極射線的比荷不同D.湯姆孫直接測到了陰極射線粒子的電荷量√解析

陰極射線在電場中偏向正極板一側，因此陰極射線應該帶負電荷，A正確；陰極射線在磁場中受力情況跟負電荷受力情況相同，B錯誤；不同材料所產生的陰極射線的比荷相同，C錯誤；湯姆孫并沒有直接測到陰極射線粒子的電荷量，D錯誤.課堂練習2、湯姆孫測陰極射線比荷的實驗中，采用了如圖所示的陰極射線管，從C出來的陰極射線經過A、B間的電場加速后，水平射入長度為L的D、G平行板間，接著在熒光屏F中心出現光斑.若在D、G間加上方向向上、場強為E的勻強電場，陰極射線將向下偏轉；如果再利用通電線圈在D、G電場區加上一垂直紙面的磁感應強度為B的勻強磁場(圖中未畫出)，熒光斑恰好回到熒光屏中心，接著再去掉電場，陰極射線向上偏轉，偏轉角為θ，試解決下列問題：(1)說明陰極射線的電性；答案負電

課堂練習(2)說明圖中磁場沿什么方向；答案垂直紙面向外

(3)根據L、E、B和θ，求出陰極射線的比荷.解析設此射線帶電荷量為q，質量為m，當射線在D、G間做勻速直線運動時，

有qE＝Bqv.課堂練習課堂練習

3、如圖所示為盧瑟福α粒子散射實驗裝置的示意圖，圖中的顯微鏡可在圓周軌道上轉動，通過顯微鏡前相連的熒光屏可觀察α粒子在各個角度的散射情況.下列說法中正確的是A.在圖中的A、B兩位置分別進行觀察，相同時

間內觀察到屏上的閃光次數一樣多B.在圖中的B位置進行觀察，屏上觀察不到任何閃光C.盧瑟福選用不同重金屬箔片作為α粒子散射的靶，

觀察到的實驗結果基本相似D.α粒子發生散射的主要原因是α粒子撞擊到金箔原子后產生的反彈√4、(多選)盧瑟福提出的原子核式結構學說包括下列哪些內容A.原子中心有一個很小的核B.