原子的核式结构的发现
原子与原子核——知识介绍
原子和原子核 ——知识介绍一．原子结构（一）原子的核式结构人们认识原子有复杂结构是从1897年汤姆生发现电子开始的。
汤姆生通过研究对阴极射线的分析发现了电子，从而知道，电子是原子的组成部分，为了保持原子的电中性，除了带负电的电子外，还必须有等量的正电荷。
因此汤姆生提出了“葡萄干面包”模型：正电荷部分连续分布于整个原子，电子镶在其中。
1909年卢瑟福在α粒子散射实验中，以α粒子轰击重金属箔发现：大多数α粒子穿过薄膜后的散射角很小，但还有八千分之一的α粒子，散射角超过了900，有些甚至被弹回来，散射角几乎达到1800。
1911年卢瑟福提出了原子核式结构模型：在原子的中心有一个很小的核称为原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间绕核高速旋转。
从α粒子散射实验的数据可以估计出原子核的大小约为10-15——10-14米，原子半径大约为10-10米。
原子核式结构模型较好的解释了α粒子散射实验现象，也说明了汤姆生的“葡萄干面包”模型是错误的。
（二）玻尔的氢原子理论1．1．巴耳末公式1885年，瑞士物理学家巴耳末首先发现氢原子光谱中可见光区的四条谱线的波长，可用一经验公式来表示：)121(122n R -=λ n =3，4，5……式中λ为波长，R =×10 7米-1称为里德伯恒量，上式称为巴耳末公式。
2．2．里德伯公式1889年，里德伯发现氢原子光谱德所有谱线波长可用一个普通的经验公式表示出来：)11(122n m R -=λ式中n=m+1，m+2，m+3……，上式称为里德伯公式。
对于每一个m ，上式可构成一个光谱系： m=1，n=2，3，4……赖曼系（紫外区）m=2，n=3，4，5……巴尔末系（可见光区）m=3，n=4，5，6……帕邢系（红外区）m=4，n=5，6，7……布喇开系（远红外区）3．3．玻尔的氢原子理论卢瑟福的原子核式结构模型能成功地解释α粒子散射实验，但无法解释原子的稳定性和原子光谱是明线光谱等问题。
人类对原子结构的认识
原 子：
核电荷数＝核内质子数＝核外电子数
动脑时间
阳离子： 核电荷数＝核内质子数 > 核外电子数 核电荷数＝核内质子数 < 核外电子数 阴离子：
质量数
原子核内所有的质子和中子的相对质量取近 似整数值加起来所得数值，叫做质量数。 质量数（A）=质子数（Z）+ 中子数（N）
原子组成的表示方法:
质量数— A
1.求中性原子的中子数：N=
2.求阴离子的中子数，AXn-共有x个电子， 则N= 3.求阳离子的中子数，AXn+共有x个电子， 则N= 4. 求 中 性 分 子 或 原 子 团 的 中 子 数 ， 1H 16O分子中，N= 2
复 习
1. 元素如何定义？
具有相同核电荷数（质子数）的同一类 原子叫元素。
1)阴离子:_________ 2)阳离子:_________ 3)原子:___________
+X 2
8
课堂练习2:
在原子序数1～18号元素范围内，按要求 回答下列问题： ①最外层电子数为1的原子有_____ ②最外层电子数是次外层电子数2倍的原 子是______ ③最外层电子数是次外层电子数3倍的原 子是______ ④最外层电子数是次外层电子数4倍的原 子是______
（核电荷数）
质子 Z 个 原子核
质子数— Z
X
— 元 素 符 号
中子 N=(A－Z)个
核外电子 Z个
实例理解
化 合 价
质量数
16
质子数
8
O
-2
离子电荷
22
原子个数
四，知识拓展： A +d c+ --
e Z A、Z、c、d、e各代表什么？
原子结构的发现史
原子结构的发现史原子结构的发现史可以追溯到古希腊时代。
以下是一些重要的里程碑：1.古希腊哲学家：古希腊哲学家如德谟克利特和伊壁鸠鲁提出了原子的概念，认为物质是由不可再分的微小颗粒组成的。
2.19世纪初的实验：化学家约翰·道尔顿提出了道尔顿原子理论，认为所有物质由不可再分的原子组成，并具有特定的质量比例。
3.卢瑟福的金箔散射实验：1909年，欧内斯特·卢瑟福进行了著名的金箔散射实验。
他发现，大部分α粒子通过金箔而无明显偏转，但极少数粒子经过散射。
这导致卢瑟福提出了原子具有核心（含有正电荷）和外围电子（负电荷）的模型。
4.汤姆逊的电子发现：1897年，约瑟夫·汤姆逊使用阴极射线管实验观察到了电子。
他提出了“杏仁布丁”模型，认为原子是一个正电荷均匀分布的球体，其中嵌入着负电荷的电子。
5.卢瑟福的核模型：基于金箔散射实验结果，卢瑟福提出了核模型。
他认为原子核占据了原子的绝大部分质量，并且带有正电荷，而电子则以轨道方式绕核运动。
6.波尔的量子理论：尼尔斯·波尔在1913年提出了波尔模型，结合了经典物理学和量子理论。
他认为电子只能存在于特定的轨道上，而且只有在吸收或发射特定能量的光子时才能跃迁到另一个轨道。
7.薛定谔的量子力学：20世纪初，埃尔温·薛定谔提出了量子力学理论，描述了原子和分子的行为。
薛定谔方程描述了电子在原子中的行为，并解释了原子光谱以及化学反应等现象。
这些重要的发现和理论奠定了我们对原子结构的基本认识，并为后来的科学研究和技术应用打下了基础。
随着时间的推移，科学家们对原子结构的认识不断深化和完善，为我们理解和探索微观世界提供了重要框架。
应用多媒体进行《原子核式结构的发现》的探究式教学
可再 分 吗 ？ 子 是 由什 么 组 成 ？ 原 —— 引 导 学 生 回
答 上 述 问题 ， 明确 原 子 的性 质 ： 中 重 要 的是 原 其
子是 电 中性 的 。
１ ３人 类 是 怎 么 认 识 到 原 子 是 由 原 子 核 和 ． 核外 电子 组 成 的 ？ —— 设 疑激 趣 。 ２ 电子 的 发 现 （ 习 ： ） ． 复 略 ２ １原 子 是 由什 么 组 成 ？ ． —— 汤 姆 逊 原 子
就有 充裕 的 时间实 现探 究 式 的教 学 ， 增大 课 堂 容量 ， 让学生 理解 到任 何 科 学 的结 构 都不 是 随
意 猜 浏 的 ， 是 建 立 在 实 验 的 基 础 上 ， 严 密 的 都 经
理 性 思 考而 得 的 。
（） ２ 物理 学 是 自然哲 学 的重要 组 成部 分 ， 原 在 子 核 式结 构 的发 现过 程 中充 分 体 现 了 高于 具 体 知 识 结 构 的辩 证 唯 物 主 义 思 想 （ 发 展 观 在 否定 中 如 前进 ）和实 验与 理性思 考相 结台 的科学 方 法 （ ）这 节 课 充 分 体 现 了 过 程 教 学 的 时 代 要 ３ 求 ． 堂 上 应 该 教 会 学 生 科 学 的 方 法 及 各 个 结 课 构 的 来 龙 去 脉 ， 学 生真 正 地 理 解 科 学 、 爱 科 让 热
３ ９为什 么 只有少 数 的 粒 子发 生大 角 度 ．
偏 转 呢 ？ 瑟 福 认 为 ： 种 现 象说 明 了 与 ｎ碰 撞 卢 这 的 物体 应 该 很 小 ， 在 原 子 内 ， 能 使 粒 子 与 它 他 它 相碰 以后 反 向 ， 明 它 的质 量 很 大 。 瑟 福 据 说 卢 此认 为 ； 子 应 该 有 一 个 核 心 。 原 —— 实 验 现 象 与 理 性 思 维 相 结 构 —— 科 学 研 究 方 法 教 育 。 此 在
2022年高考物理总复习第一部分第十四章波粒二象性、原子结构、原子核第2讲原子结构、氢原子光谱
第2讲原子结构氢原子光谱【课程标准】1.了解人类探索原子结构的历史。
2.知道原子核式结构模型。
3.通过对氢原子光谱的分析，了解原子的能级结构。
【素养目标】物理观念：知道原子的核式结构和氢原子光谱。
科学思维：掌握氢原子光谱的规律，并利用规律进行解题。
科学态度与责任：了解人类探索原子及其结构的历史、人类对物质结构的探索历程。
一、原子的核式结构1．电子的发现：英国物理学家汤姆孙研究阴极射线发现了电子，证明了原子可以再分。
2．原子的核式结构：(1)α粒子散射实验：1909～1911年，英国物理学家卢瑟福和他的助手进行了用α粒子轰击金箔的实验，实验发现绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来方向前进，但有少数α粒子发生了大角度偏转，偏转的角度甚至大于90°，也就是说它们几乎被“撞”了回来。
(如图所示)(2)原子的核式结构模型：在原子中心有一个很小的核，原子全部的正电荷和几乎全部质量都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转。
命题·教材情境如图是卢瑟福的α粒子散射实验装置，在一个小铅盒里放有少量的放射性元素钋，它发出的α粒子从铅盒的小孔射出，形成很细的一束射线，射到金箔上，最后打在荧光屏上产生闪烁的光点。
实验中，α粒子主要是受到谁的作用力发生偏转？显微镜在哪个位置单位时间内观察的粒子数最多？根据实验结果卢瑟福提出的原子结构学说是什么？提示：原子核的库仑力；正对放射源位置；原子核式结构。
二、光谱1．光谱：用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按波长(频率)展开，获得光的波长(频率)和强度分布的记录，即光谱。
2．光谱分类3．氢原子光谱的实验规律：巴耳末系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式1λ＝R(122－1n2)(n＝3，4，5，…，R是里德伯常量，R＝1.10×107 m－1)。
4．光谱分析：线状谱和吸收光谱都对应某种元素，都可以用来进行光谱分析。
在发现和鉴别化学元素上有着重大的意义。
原子的构成
1个电子带一个单位负电荷。
原子核所带的正电荷数目叫做 核电荷数 核电荷数=质子数
1）原子由哪两部分构成？
原子核和核外电子
2）原子核由什么构成？ 质子和中子
3）构成原子核的粒子有哪些？
质子 中子 电子
质子 中子 电子的电性和电量如何？
质子：带正电 一个质子带一个单位正电荷 中子：不显电性 电子：带负电 一个电子带一个单位负电荷
经过研究和实践，国际上一致同意以
一种碳原子质量的1/12为标 准,其他原子的质量跟它相比较所得到 的比,作为这种原子的相对原子质 量.(符号为Ar)
某种原子的质量（Kg) 相对原子质量（Ar) =————————— 1 碳原子的质量× 12 (Kg)
原子的实际质量与相对原子质量成正比
一个氧原子的质量 ２.６５７×10-2６kg
12
=
mkg
nkg
1 × 12
=12m/n
相对原子质量和质子数和中子数有什么关系
相对原子质量=质子数+中子数
张青莲教授
练一练
1、填表：
原子种类 核电荷数 质子数 中子数 电子数 相对原子质量 H 1
Mg
Fe
12
1 12
26
26
0 12 30
1 12 26
1
24
56
2、据报道，上海某医院正研究用放射性碘治疗肿瘤，这种碘 原子的核电荷数是53，相对原子质量是125，下列关于这种 原子的说法错误的是 （ C ） A．质子数是53 B．核外电子数是53 C．中子数是53 D．质子数与中子数之和是125
原子不显电性
思考：原子不显电性的原因？
质子数 = 电子数
原子的核式结构
db b
d
这就是卢瑟福散射公式。d就是
粒子散射到和+d之间立体角d
的有效散射截面，又称为微分截面.
d
• Ze
d
r
将卢瑟福散射公式和实验所能观察的数据联系起来.
A为薄膜面积、t为薄膜厚度、N为单位体积的原子数。 原子总数为：N'NAt
设薄膜很薄，这些原子对射来的粒子前后不互相遮蔽，
总的有效散射面积为： d N ' d N A t d
28.8
一散射物的情况下 现用一带电粒子轰击这两个球体。
环形面积为： d =2 bdb
135
43.0
1.38
31.2
932×104千克/米3的金箔。
环这形就面 是d 积卢n 为瑟'：福/散d d 射 =公2'式s b。i dn b 4 /2 常 数 120
二、 粒子散射实验
105
在同一 粒子源和同一散射物的情况下
这样的实验结果是不可能用汤姆逊模型给予解答的.
考虑两个外形、大小、电荷和质量相同的带电球体，其中 一个球体的电荷密度均匀分布，另一集中在球心。现用一 带电粒子轰击这两个球体。
F
o R
汤姆逊模型
1 2Ze2
F
F
4 0 1
4 0
r2
2Ze2 R3
, r,
rR rR
r
1 2Ze2
Fmax40 R2 ,
rR
•
1 2Ze2
F
F
40
r2
r
o R
卢瑟福模型
汤姆逊模型中，不可能出现较大的相互作用力，而卢瑟福 模型可以出现很大的作用力，可能使得入射离子反弹.
三、 卢瑟福原子有核模型
原子的核式结构模型
原子的核式结构模型一、背景在深入研究原子的内部结构后，科学家们得出了一种关于原子构造的理论，即核式结构模型。
这个模型揭示了原子中心的秘密，为我们打开了理解物质世界的新视角。
二、核式结构模型的提出19世纪末，卢瑟福通过α粒子散射实验，发现原子中心有一个密集的原子核，其体积仅占据原子体积的几千分之一。
同时，他发现原子核周围环绕着电子，这些电子沿着轨道运动，就像行星围绕太阳运动一样。
这一发现，彻底改变了我们对原子的理解。
三、核式结构模型的内容核式结构模型的主要内容是：原子由一个位于中心的原子核和核外电子组成，电子在特定轨道上运动，并受到原子核的吸引。
原子核由质子和中子组成，其质量约占原子质量的99.9%，而电子的质量几乎可以忽略不计。
因此，原子的大部分体积是由原子核占据的。
四、核式结构模型的意义核式结构模型的提出，为我们理解原子的性质和行为提供了基础。
它解释了为什么原子在化学反应中会形成稳定的化合物，为什么元素之间会有不同的化学亲和力等等。
这一模型成为了现代化学的基础，为我们的科技发展提供了重要的理论基础。
五、结论总的来说，原子的核式结构模型是科学史上的一个重大突破，它为我们打开了理解物质世界的新视角。
然而，随着科技的发展，我们还需要更深入的研究和探索，以揭示原子内部的更多秘密。
让我们期待更多的科学发现，以更好地理解这个美丽的物质世界。
原子的核式结构模型一、背景在深入研究原子的内部结构后，科学家们得出了一种关于原子构造的理论，即核式结构模型。
这个模型揭示了原子中心的秘密，为我们打开了理解物质世界的新视角。
二、核式结构模型的提出19世纪末，卢瑟福通过α粒子散射实验，发现原子中心有一个密集的原子核，其体积仅占据原子体积的几千分之一。
同时，他发现原子核周围环绕着电子，这些电子沿着轨道运动，就像行星围绕太阳运动一样。
这一发现，彻底改变了我们对原子的理解。
三、核式结构模型的内容核式结构模型的主要内容是：原子由一个位于中心的原子核和核外电子组成，电子在特定轨道上运动，并受到原子核的吸引。
原子核式结构模型卢瑟福
原子核式结构模型卢瑟福渐变的观点卢瑟福（Ernest Rutherford）是20世纪初的一位著名的物理学家，他提出了原子的核式结构模型，这个模型极大地推动了原子结构的研究和理解。
他的理论被称为“卢瑟福散射实验”，这个实验改变了人们对原子的认识，证实了原子具有一个小而致密的原子核，并具有绕核运动的电子。
卢瑟福散射实验实验设备和方法在卢瑟福散射实验中，他使用了一个金箔作为靶材料，射入了一个具有高速α粒子（带有正电荷的氦离子）的射线。
他围绕金箔放置了一个环形的探测器，用来检测和记录被散射的α粒子。
实验结果与发现卢瑟福最初预期的结果是，大部分的α粒子会以一个小角度散射，因为他假设了原子是一个均匀分布正电荷的球体。
然而，他的实验结果却出人意料地展现了一些被称为“奇迹”的现象。
他观察到，大部分的α粒子通过金箔而不会被散射，但也有少部分的α粒子却以一个大角度进行散射。
这一发现完全颠覆了当时对于原子结构的理解。
结论的推导与理解卢瑟福根据观察到的实验现象，得出了一个非常重要的结论：原子具有一个中心的原子核，并且原子核是极小而且非常致密的。
由于大部分的α粒子几乎没有被散射或者只有很小的角度散射，可以推断出原子核非常小而且带有正电荷。
而那些以大角度散射的α粒子，则说明原子核中存在着高密度的正电荷。
原子核结构的探索与完善卢瑟福的贡献在原子结构的研究中具有里程碑的意义，然而，他的模型也有一些局限性。
后续的研究者们通过继续的实验和理论推导，进一步完善和描述了原子核的结构。
以下是一些重要的研究成果：卢瑟福-博尔模型结合了卢瑟福模型和当时的量子力学理论，诺尔斯·博尔（Niels Bohr）提出了博尔模型，描述了电子绕核运动的轨道和能级。
这个模型解决了电子为什么不会坠落到原子核的问题，并成功解释了氢原子的光谱线。
费米能级和壳层结构根据泡利不相容原理和别尔定律，恩里科·费米提出了质子和中子的排布在能级的规则，即费米-狄拉克分布。
汤姆生的原子模型
动轨迹中，可能出现的是 (
)
A.a
B.b
C.c
D.d
答案：A、C、D
二、天然放射现象 衰变
1、 1896年贝克勒耳发现天然放射现象 物质发射射线的性质称为放射性， 具有放射性的元素称为放射性元素 元素自发地放出射线的现象叫做天然放 射现象 （Z≥ 83）
γ射线
α射线
β射线
2、三种射线及其本质特征
B.原子的质量分布不同.
C.原子的电荷成分不同.
D.原子内电子的运动状况不同.
答案：B、D
3.卢瑟福的α 粒子散射实验的结果证明了
(
)
A.质子和中子的存在.
B.原子核由质子和中子组成
C.原子的全部正电荷和几乎全部质量集中在 一个很小的核内.
D.原子内的电子在核外绕核运动.
答案：C、D
4.当α 粒子被重核射散时，图所示的各种运
A．绝大多数α 粒子经过重金属箔后．发生了 角度不太大的偏转
B．α 粒子在接近原子核的过程中，动能减少， 电势能减少
C．α 粒子离开原子核的过程中，动能增大， 电势能也增大
D．对α 粒子散射实验的数据进行分析，可以 估算出原子核的大小
4
．
氡的
原子
核可
写
作：222 86
Rn
，以下说法正确的
是( )
A．氡原子核内有86个电子，222个中子
α衰变 例
β衰变
A Z
X
Y A4
Z 2
24He
U 238
92
23940Th
24He
A Z
X
Z
A1Y
10e
电荷数和质 量数都守恒
高中物理原子物理学史
高中物理原子物理学史
1．1897年，汤姆生利用阴极射线管发现了电子，说明原子可分，有复杂内部结构，并提出原子的枣糕模型。
2．1909年——1911年，英国物理学家卢瑟福和助手们进行了α粒子散射实验，并提出了原子的核式结构模型。
由实验结果估计原子核直径数量级为10 -15 m 。
3．1896年，法国物理学家贝克勒尔发现天然放射现象，说明原子核也有复杂的内部结构。
天然放射现象有两种衰变（α、β），三种射线（α、β、γ），其中γ射线是衰变后新核处于激发态，向低能级跃迁时辐射出的。
衰变的快慢（半衰期）与原子所处的物理和化学状态无关。
4．1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮核，第一次实现了原子核的人工转变，并发现了质子。
预言原子核内还有另一种粒子，被其学生查德威克于1932年在α粒子轰击铍核时发现，由此人们认识到原子核由质子和中子组成。
5．1939年12月德国物理学家哈恩和助手斯特拉斯曼用中子轰击铀核时，铀核发生裂变。
1942年在费米、西拉德等人领导下，美国建成第一个裂变反应堆（由浓缩铀棒、控制棒、减速剂、水泥防护层等组成）。
6．1952年美国爆炸了世界上第一颗氢弹（聚变反应、热核反应）。
人工控制核聚变的一个可能途径是利用强激光产生的高压照射小颗粒核燃料。
7．现代粒子物理：
1932年发现了正电子，1964年提出夸克模型；
粒子分为三大类：
媒介子，传递各种相互作用的粒子如光子；
轻子，不参与强相互作用的粒子如电子、中微子；
强子，参与强相互作用的粒子如质子、中子；强子由更基本的粒子夸克组成，夸克带电量可能为元电荷的1/3 或 2/3。
原子的核式结构
体育场
原子核
原子核的组成
1919年，卢瑟福用粒子轰击氮核，得到了质子，进而猜想原子核内存在不带电的中子，这一猜想被 他的学生查德威克用实验证实，并得到公认．
质子 中子 质子数
核子 电荷数
完
中央电教馆资源中心制作 物理组
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谢谢！
情额娘不要太费心，您保重好身体是最重要的。”“放心吧。你踏实办差吧。”“谢额娘，那儿子先 告辞了。”“行，去吧。”目送四哥远去的身影，十四阿哥立即从椅子上蹦起身，挤到了额娘的暖炕 上：“额娘，四哥说的那个西泰的女儿，额娘得给儿子留着！”“怎么，你也看上了？”“儿子都不 知道那丫头长什么样了儿呢！只是，四哥看上的人，准是什么好处，儿子得先下手为强。”“你呀， 从小就跟你四哥争，什么都争。这回倒好，都不知道是什么东西呢，就先争上了。”“儿子不管，反 正额娘壹定要先给儿子留着。”“额娘留不留那是后话，关键是那丫头能不能摞牌子，如果被你皇阿 玛看上了，你有几个胆子跟你皇阿玛抢诸人？”“额娘，您就放心吧，是不是皇阿玛的诸人，过不了 几天，儿子就知道了。”“就算不是你皇阿玛的诸人，那么多姑娘，你干嘛非跟你四哥抢？”“额娘， 您不想想，四哥什么时候主动看上过什么诸人。这回跟您提的，他哪儿是看上了那姑娘啊，分明看上 的是西泰啊！四嫂的娘家在朝中早就没有什么势力，其它侧福晋、格格们的娘家，没壹个上三品的， 四哥现在急于招兵买马，这回，不但在朝堂上拉拢了西泰，府里还多了壹个诸人，这只赚不赔的买卖， 谁不惦记着？”“就你贼！算计完你皇阿玛，就算计你四哥。”“儿子不管，只要儿子拿到了名单， 如果那上面没有伊尔根觉罗氏，额娘壹定要给儿子留好了。”“行，行！”王爷出了永和宫，才初春， 已经淌湿了壹身的汗。不知道十四弟会不会按照他预期的想法去行动，但是他只能赌壹把了，不管是 输是赢，他都奉陪到底。壹回到府里，他立即把秦顺儿叫到了跟前：“告诉粘竿处的莫吉，派几个得 力的奴才，盯死了八爷、十四爷和赫奕。”“从现在开始？”“对”“爷是想要什么情报？”“今年 选秀入选秀女的名单。”“啊？爷怎么会……？”“这也是你该知道的？规矩都被你就饭吃了？还是 想挨板子？”“是，是，奴才该死，奴才该死。”秦顺儿吓得屁滚尿流地退下去了，只是他实在是不
原子的核式结构模型
原子的核式结构模型核式结构模型最早由英国物理学家卢瑟福在1911年提出。
他的实验是在散射实验的基础上进行的，通过让高能α粒子正入射到金箔上观察散射的粒子轨迹，研究原子的内部结构。
核式结构模型的基本假设是原子由一个带正电荷的中心核和围绕核运动的电子组成。
核中包含质子和中子，质子带正电荷，中子不带电荷。
电子带负电荷，具有质量，绕核轨道运动。
根据核式结构模型，核中的质子和中子集中在原子的中心，形成原子核，质子和中子的数量决定了元素的原子序数和质量数。
围绕核的是电子云，电子云具有质量很小的特点，且电子数与质子数相等，以达到整个原子中的总正电荷等于总负电荷的平衡。
核式结构模型的主要特点有以下几点：1.原子核是原子的中心，质子和中子集中在这个中心，形成一个紧密结合的核。
质子带正电荷，中子不带电荷，所以核带正电荷。
原子核是非常小而密集的，但也是非常重要的，因为其中的质子和中子决定了元素的化学性质和质量数。
2.电子围绕着原子核，形成电子云。
电子云由负电荷的电子组成，它们被正电荷的核吸引，使得整个原子中的正电荷和负电荷保持平衡。
电子云的位置和运动状态是不确定的，只有在特定距离和特定能级上才能稳定地存在。
3.不同元素的原子核中质子和中子的数量不同，决定了元素的原子序数和质量数。
原子序数是指元素中的质子数，决定了其在元素周期表中的位置。
质量数是指一种元素中质子和中子的总数，决定了元素的相对原子质量。
核式结构模型的提出对后来的原子结构研究和理解有着重要的意义。
虽然核式结构模型无法解释电子云的具体结构和能级分布，也无法解释更微观的原子核内部结构和核反应的发生机制，但它奠定了原子结构领域的基础，并为后来量子力学的发展提供了重要的思路和依据。
总结起来，核式结构模型是描述原子内部结构的模型，认为原子由带正电荷的中心核和围绕核运动的电子组成。
质子和中子集中在核中，电子围绕着核形成电子云。
核式结构模型的提出为后来对原子结构的研究奠定了基础，也为量子力学的发展提供了启示。
原子结构的发现与研究
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未来展望：随着量子计算和量子通信技术的不断发展，它们将在未来改 变我们的生活和工作方式，引领新一轮的技术革命。
暗物质与暗能量
暗物质与暗能量的发现 暗物质与暗能量的作用和影响 暗物质与暗能量的研究方法和现状 暗物质与暗能量的未来研究方向
宇宙射线与天体物理
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波函数与量子态
波函数的概念：描述粒子在空间中的概率分布 量子态的定义：量子力学中描述粒子状态的方式 波函数与量子态的关系：通过波函数描述量子态的性质 量子态的演化：在时间演化过程中，量子态会发生变化
原子能级与跃迁
量子力学解释了原子能级 的存在和分布
原子能级间的跃迁遵循选 择定则
跃迁的过程伴随着能量的 吸收或释放
离子键的形成与特点
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共价键的形成与类型
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分子间作用力与分子稳定性
05 原子结构的前沿研究
超导性与量子相干性
超导现象：在一定温度下，某些材料电阻为零的现象 超导体的应用：磁悬浮列车、核聚变反应堆等 量子相干性：量子系统中的两个或多个粒子相互作用的特性 量子相干性在超导中的应用：实现量子计算、量子通信等
不同跃迁方式对光谱线的 影响
量子纠缠与不确定性原理
量子纠缠：描述粒子间的关联性，当一个粒子状态发生变化时，另一个粒子也会即时发生相应变化。
不确定性原理：量子力学中的基本原理，指无法同时精确测量粒子的位置和动量。
04 原子结构的应用
原子能与核能
原子能：利用原子核裂变或聚变释放的能量发电或制造核武器 核能：利用核反应堆产生热能发电，具有高效、清洁、安全等优点 核磁共振：利用原子核自旋磁矩进行研究和分析的技术，在医学、化学等领域有广泛应用 放射性同位素：利用放射性同位素进行示踪、检测和放射治疗等应用
原子结构的发现与发展历程
原子结构的发现与发展历程在人类探索自然的漫长历史中，对原子结构的研究是一项至关重要的课题。
从古希腊哲学家的思辨到现代科学的精确实验，我们对原子结构的认识经历了一个曲折而又充满惊喜的过程。
早在两千多年前，古希腊哲学家德谟克利特就提出了“原子”的概念。
他认为，物质是由不可分割的微小粒子——原子组成的。
然而，由于当时的技术条件限制，这仅仅是一种哲学上的思考，缺乏实验的验证。
真正开启原子结构科学研究之门的是英国科学家道尔顿。
在 19 世纪初，道尔顿提出了近代原子学说。
他认为，原子是构成物质的最小单位，同种元素的原子具有相同的质量和性质，不同元素的原子质量和性质不同。
道尔顿的学说为后来的原子结构研究奠定了基础。
进入19 世纪后期，科学家们开始通过实验来探索原子的内部结构。
英国物理学家汤姆逊在研究阴极射线时发现了电子。
这一发现打破了原子不可分割的观念，使人们认识到原子是由带负电的电子和带正电的部分组成的。
汤姆逊提出了“葡萄干布丁”模型，认为原子就像一个均匀分布着正电荷的球体，电子像葡萄干一样镶嵌在其中。
然而，汤姆逊的模型很快就受到了挑战。
新西兰物理学家卢瑟福通过著名的α粒子散射实验，对原子结构有了新的认识。
他用一束带正电的α粒子轰击金箔，发现大部分α粒子能够直接穿过金箔，但有少数α粒子发生了大角度的偏转，甚至有的被反弹回来。
这一实验结果表明，原子的中心存在一个体积很小、质量很大、带正电荷的原子核，而电子则在原子核外的空间围绕着原子核运动。
卢瑟福的这一发现被称为“原子核式结构模型”。
随着研究的深入，丹麦科学家玻尔对原子结构模型进行了进一步的改进。
他在卢瑟福模型的基础上，引入了量子化的概念。
玻尔认为，电子在原子核外的轨道是量子化的，电子只能在特定的轨道上运动，并且在这些轨道上运动时，电子不辐射能量。
当电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时，会吸收或发射特定频率的光子。
20 世纪初，量子力学的发展为原子结构的研究提供了更强大的理论工具。
卢瑟福提出原子核式结构模型的依据
卢瑟福提出原子核式结构模型的依据卢瑟福提出了原子核式结构模型，这一发现是科学界的重大突破，不仅为原子物理领域的研究提供了新的阐释，还为后来的核物理学和其他物理学研究提供了借鉴。
卢瑟福所提出的原子核式结构模型是基于他的实验研究和理论分析得出的。
下面将分别从实验数据和理论分析两个方面阐述卢瑟福提出原子核式结构模型的依据。
一、实验数据卢瑟福的实验研究主要是基于阿尔法粒子的射线衍射实验。
在突破传统的玻尔模型之前，科学界认为原子的结构是一个波浪的系统，在外部电子云的控制下，原子核应该是弱的、分散的和不稳定的。
但是，通过实验发现了一些迹象，这些迹象开始倾向于一个电子云和一个中央的原子核的存在。
为了证明这一点，卢瑟福利用了他的一种经典实验，即阿尔法粒子的射线衍射实验。
在这个实验中，卢瑟福把经过电离器产生的高能阿尔法粒子来轰击金箔。
而根据科学家对金的了解及之前的模型，阿尔法粒子的散射应该是一个平滑和均匀的过程。
然而，事实证明，阿尔法粒子在金箔内会受到异常的散射，这一点使卢瑟福感到了惊讶。
通过转盘薄膜会发现，在角度较小时，散射阿尔法粒子的轨迹非常纤细，然而在更大的角度上，散射阿尔法粒子的轨迹又是短而厚的。
这表明散射过程涉及到一个高度紧凑和重要的中心区域，该中心区域是足够独立的而且具有序列性质。
这个中心实体就是人们今天所了解的原子核。
二、理论分析卢瑟福还通过理论分析支持了他的实验数据。
他利用卢瑟福模型，型是→型→型的轨迹，并且证明了这种轨迹说明金原子中存在核。
这一模型依据库仑力的原理，即中心的电荷会吸引周围的带电粒子，但是较短的距离是足以抵抗电荷的排斥的。
这种轨迹可以用二维空间中的一个圆来表示，同时每一个圆心代表金原子核仪的中心点。
那么，轨迹的开端是因为一个短距离的力可以克服静电排斥，并且由于原子核的瞄准间隔小于受电子云影响的瞄准间隔，因此轻子在与原子核相互作用之前会经过一些相当难看的弯曲。
值得注意的是，卢瑟福提出的原子核式结构模型虽然很早就被发现，但却是科学界的一个重大突破。
原子的结构发现史
原子的结构发现史要说原子嘛，那可真是个神奇的玩意儿。
你要是拿着放大镜看，根本就看不见它。
说它小，那是小得没话说，可它的能量、它的秘密，简直让人忍不住要疯狂探索。
说到这里，我们得先聊聊那位老哥——道尔顿。
要不是他，今天咱们可能连原子的存在都不会知道。
道尔顿可不是随便一个人哦，他是个英国人，有点小古怪，眼睛老是盯着那些看不见的东西，结果在1803年，他一拍大腿，提出了“原子理论”。
他说，物质是由小小的、不可分割的原子构成的。
这一发明，简直就是天降神兵，直接改变了咱们对世界的理解！不过呢，大家都知道，想要真正弄清楚一件事，得有耐心，得有足够的时间。
要不然怎么说，科学家们的脑袋瓜比我们要更有耐性。
虽然道尔顿的理论已经让大家眼前一亮，但能让大家“哇塞”起来的，还是汤姆森！想象一下，汤姆森可是把原子这个大家伙从一块大蛋糕变成了一个巧克力布丁！他在1897年搞了个实验，用一种叫做“阴极射线”的东西，结果把原子当成了“有内部结构”的存在。
没错，汤姆森认为，原子就像一颗果仁布丁，果仁（电子）撒在布丁（原子核）里面，他还给这小家伙取了个名字——“葡萄干布丁模型”。
就像你吃蛋糕，里面的果仁不就是电子嘛，整个蛋糕就是原子。
是不是很有画面感？原来原子不是真的坚不可摧的一块东西，而是内外有别的一个小世界。
不过，嘿，汤姆森的布丁模型虽然看起来挺好，但有一个问题——它可没法解释原子里发生的更复杂的反应。
科学可不容忍半点马虎！到了1911年，赫尔曼·鲁道夫·伦琴也加入了这场大戏，真正的“大动作”来了！他发现了“原子核”！这个发现简直就像是打开了新天地，原来原子的核心不是个软乎乎的果仁，而是一个极其密集的、充满能量的原子核。
你可以想象，这个发现就像是从蛋糕里拿出了一颗超级小巧、但又极其重的葡萄干——它能把整个蛋糕的质量拉高，超乎想象的重！整个原子就像个迷你太阳，原子核周围是满满的“电子云”。
这个“太阳系”模型简直惊掉了科学家的下巴！那时的科学界啊，可真是热闹得不行。
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•一、原子结构的发现过程
19世纪末20世纪初 •1897年发现阴极射线是 电子流 •光电效应
•都从物体中击出电子来
•设想? •原子 (中性)
•电子(一) •正电荷? •汤姆生原子模型
汤姆生原子模型
正电荷 电子
•原子是一个球体，正电荷均 匀分布在整个球内，电子像枣 那样镶嵌在原子里面。
2.少数α粒子穿过金箔后前进方向发生了较大的偏转； 3.极少数α粒子发生大角度偏转，有的甚至被弹回。
粒子散射实验
1、绝大多数α 粒子穿过金箔后仍沿原来方向前进． 2、少数α 粒子发生了较大的偏转． 3、极少数α粒子的偏转超过90°． 4、有的甚至几乎达到180 °．
第一条现象说明，原子中绝大部分是空的；
汤姆生原子枣糕结构模型遭遇挑战 汤姆生原子枣糕结构模型遭遇挑战
电子 α粒子
结论： 由此可见： 新的原子结构 汤姆生原子枣糕模型 质量小 质量大 要解释α 粒子散射实验 不能解释 α粒子散射实验。 (7000倍) 应是怎样的呢 只有建立新的原子模型。
？ ？
？…
像尘埃
实 验 现 象Leabharlann 像子弹√××
1.绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进；
原子核的核式结构
根据卢瑟福的原子结构模型，原子内部是十分“空 旷”的，举一个简单的例子： 体育场 原子
原子核
原子如果相当于直径约 为百米的体育场大小； 则原子核的直径相当于 毫米大小的露珠；
原子核的组成 1919年，卢瑟福用a粒子轰击氮核，得到了质 子，进而猜想原子核内存在不带电的中子，这一猜 想在十年后被他的学生查德威克用实验证实，并得 到公认． 质子
核子
中子
质子数 电荷数
原子核的组成 原子核的组成
质子 中子
统称核子 元素符号 质量数 （核）电荷数
A Z 235 92
X
U
10－15m
1 1
H
4 2
He
原子核的组成 • 核子——质子和中子的统称。 • 质子数——原子核中的质子个数，叫做原子核的 质子数，用Z表示。 • 电荷数——原子核所带的电荷等于核内质子所带 电荷的总和，所以原子核所带的电荷都是质子电 荷的整数倍，这个整数叫做原子核的电荷数。 • 质量数——原子核的质量等于核内质子和中子的 质量之和，质子和中子的质量几乎相等，所以原 子核的质量近似等于核子质量的整数倍，这个整 数叫做原子核的质量数，用A表示。
为什么核要很小？还要集中全部正电荷和 几乎全部的质量？ 很小：大角度散射少。集中：才能产生大 的斥力并弹回 为什么电子要绕核旋转？不动行不？ 不运动就会被核“俘虏”——原子毁灭
卢瑟福原子核式结构学说对α粒子散射实验 现象的解释
实 1.绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进； 验 现 2.少数α粒子穿过金箔后前进方向发生了较大的偏转； 象 3.极少数α粒子发生大角度偏转，有的甚至被弹回。
第四条现象可看出，α粒子在原子中碰到了比他质 量大的多的东西
第二、三现象可看出，α 粒子受到较大的库仑力作用；
三。原子的核式结构的提出
在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核．
原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子 核里．
带负电的电子在核外空间绕着核旋转．
？
卢瑟福大胆假设 ——创造性的思维
核式结构学说: 有一个很小核... 集中了... 旋转...
• 2.若用x代表一个中性原子中核外的电 子数，y代表此原子的原子核内的质子 数，z代表此原子的原子核内的中子数， 234 则对 的原子来说（ ） 90Th B A、x=90,y=90,z=234 B、x=90,y=90,z=144 C、x=144,y=144,z=90 D、x=234,y=234,z=324
原子核的组成
• 原子核的常用符号是
A Z
X
X为元素符号，Z为质子数，A 为质量数。
核电荷数＝质子数(Z)＝元素的原子序数＝核外电子数 质量数（A）＝核子数＝质子数＋中子数
• 1.在卢瑟福的 粒子散射实验中，有 少数 粒子发生大角度偏转，其原因 A 是（ ） A、原子的正电荷和绝大部分质量集 中在一个很小的核上 B、正电荷在原子中是均匀分布的 C、原子中存在着带负电的电子 D、原子只能处于一系列不连续的能 量状态中
•二.α粒子散射实验（卢瑟福）
•1、实验装置各部分名称 •放射源、金箔、荧光屏、望远镜筒 •2、实验步骤 •3、实验结果 •荧光屏 •金箔 •望远镜筒 •放射源
α粒子散射实验装置及演示
•α粒子散射实验结果
•1.绝大多数α粒子穿过金箔后 仍沿原来的方向前进， •2有少数α粒子发生较大的偏 转， •3.有极少数α粒子的偏转超过 了90度，有的甚至几乎达到180 度，像是被金箔弹了回来。
原子核的电荷和大小
• 根据卢瑟福的原子核式模型和α粒子散射的实 验数据，可以推算出各种元素原子核的电荷数， 还可以估计出原子核的大小。 • （1）原子的半径约为10-10米、原子核半径约是 10-15米，原子核的体积只占原子的体积的万亿 分之一。 • （2）原子核所带正电荷数与核外电子数以及该 元素在周期表内的原子序数相等。 • （3）电子绕核旋转所需向心力就是核对它的库 仑力。
•Lusefu卢瑟福，E. •Ernest Rutherford (1871～1937) •伟大的物理学家和化学家。871年（辛未年）8月30日生于新西 兰纳尔逊的一个手工业工人家庭。并在新西兰长大。他进入新西兰 的坎特伯雷学院学习。23岁时获得了三个学位（文学学士、文学 硕士、理学学士）。1895年在新西兰大学毕业后，获得英国剑桥 大学的奖学金进入卡文迪许实验室，成为汤姆孙的研究生。提出了 原子结构的行星模型，为原子结构的研究做出很大的贡献。1908 年，卢瑟福获得该年度的诺贝尔化学奖，他对自己不是获得物理学 奖感到有些意外，他风趣地说：“我竟摇身一变，成为一位化学家 了。”“这是我一生中绝妙的一次玩笑！”1919年接替退休的汤姆孙 ，担任卡文迪许实验室主任。1925年当选为英国皇家学会会长。 1931年受封为纳尔逊男爵，1937年10月19日因病在剑桥逝世， 与牛顿和法拉第并排安葬，享年66岁。卢瑟福还是一位杰出的学 科带头人，被誉为“从来没有树立过一个敌人，也从来没有失去一 位朋友”的人。在他的助手和学生中，先后荣获诺贝尔奖的竟多达 陕西省丹凤中学刘勇 12人。