原子核式结构模型
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原子核式结构模型
根据汤姆孙模型计算的结果：电子 质量很小，对 α 粒子运动的影响 完全可以忽略不计；1 由于正电荷均 匀分布在原子内，α 粒子穿过原子 时受到的各方向正电荷的斥力基本 上会相互平衡，因此对α 粒子运动 的影响不会很大。
创新微课
原子核式结构模型
五、卢瑟福核式结构模型
创新微课
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1间绕着核旋转。
原子核式结构模型
根据卢瑟福的原子核式结构模型，原子内部是十 分“空旷”的，举一个简微课
原子核
原子核式结构模型
创新微课
六、原子核的电荷和大小
根据卢瑟福的原子核式结构模型和 α 粒子散射实验数据，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）原子半径的数量1 级为 10 ─ 10 m、原子核半径的数量级为 10 ─14 m， 原子核的体积只占原子体积的万亿分之一。 （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。
创新微课 现在开始
原子核式结构模型
原子核式结构模型
创新微课
一、汤姆孙的原子模型
在汤姆孙的原子模型中，原子是一个球体，正电荷均匀分布在 整个球体内，电子镶嵌其中。
1
电子
英国物理学家 汤姆孙
汤姆孙原子模型 （枣糕模型）
原子核式结构模型
二、α粒子散射实验
1909～1911年，英国物理学家卢瑟福和他的 助手们进行了 α 粒子散射实验。
同学，下节再见
1
创新微课
原子核式结构模型
1
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原子核式结构模型
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原子核式结构模型
五、卢瑟福核式结构模型
创新微课
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1间绕着核旋转。
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根据卢瑟福的原子核式结构模型，原子内部是十 分“空旷”的，举一个简微课
原子核
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六、原子核的电荷和大小
根据卢瑟福的原子核式结构模型和 α 粒子散射实验数据，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）原子半径的数量1 级为 10 ─ 10 m、原子核半径的数量级为 10 ─14 m， 原子核的体积只占原子体积的万亿分之一。 （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。
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一、汤姆孙的原子模型
在汤姆孙的原子模型中，原子是一个球体，正电荷均匀分布在 整个球体内，电子镶嵌其中。
1
电子
英国物理学家 汤姆孙
汤姆孙原子模型 （枣糕模型）
原子核式结构模型
二、α粒子散射实验
1909～1911年，英国物理学家卢瑟福和他的 助手们进行了 α 粒子散射实验。
同学，下节再见
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1
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原子的核式结构模型课件
它集中了全部的正电荷和几乎全部的质量,电子在核外空间运动。
原子的核式结构模型
5
预习交流 2
如何用原子的核式结构模型对 α 粒子散射实验结果进行解释?
答案:(1)当 α 粒子穿过原子时,如果离核较远,受到原子核的斥力
很小,α 粒子就像穿过“一片空地”一样,无遮无挡,运动方向改变很小,
因为原子核很小,所以绝大多数 α 粒子不发生偏转。
11
原子的核式结构模型
12
在α粒子散射实验中,我们并没有考虑α粒子跟电子碰撞,这是因
为(
)
A.电子体积非常小,以至于α粒子碰不到它
B.α粒子跟电子碰撞时,损失的能量很小,可以忽略
C.α粒子跟各个电子碰撞的效果相互抵消
D.电子在核外均匀分布,所以α粒子受电子作用的合外力为零
解析:α粒子与电子相碰就如同飞行的子弹与灰尘相碰,α粒子几
附近时的示意图,A、B、C 三点分别位于两个等势面上,则以上说法
正确的是(
)
A.α 粒子在 A 处的速度比在 B 处的速度小
B.α 粒子在 B 处的速度最大
C.α 粒子在 A、C 处的速度大小相等
D.α 粒子在 B 处的速度比在 C 处的速度小
原子的核式结构模型
21
解析:由能量守恒定律可知,对于 A、B、C 三点,A、C 位于原子
否定了。
原子的核式结构模型
2
预习交流 1
汤姆孙发现电子之后,人们立刻进行建立各种原子模型的尝试,
你都知道有哪些典型的模型呢?
原子是由质子、中子和电子组成的
原子的核式结构模型
3
答案:(1)勒纳德的动力子模型:原子内部的电子与相应的正电荷
组成一个中性的“刚性配偶体”,他取名为动力子,无数动力子漂浮于
原子的核式结构模型
5
预习交流 2
如何用原子的核式结构模型对 α 粒子散射实验结果进行解释?
答案:(1)当 α 粒子穿过原子时,如果离核较远,受到原子核的斥力
很小,α 粒子就像穿过“一片空地”一样,无遮无挡,运动方向改变很小,
因为原子核很小,所以绝大多数 α 粒子不发生偏转。
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在α粒子散射实验中,我们并没有考虑α粒子跟电子碰撞,这是因
为(
)
A.电子体积非常小,以至于α粒子碰不到它
B.α粒子跟电子碰撞时,损失的能量很小,可以忽略
C.α粒子跟各个电子碰撞的效果相互抵消
D.电子在核外均匀分布,所以α粒子受电子作用的合外力为零
解析:α粒子与电子相碰就如同飞行的子弹与灰尘相碰,α粒子几
附近时的示意图,A、B、C 三点分别位于两个等势面上,则以上说法
正确的是(
)
A.α 粒子在 A 处的速度比在 B 处的速度小
B.α 粒子在 B 处的速度最大
C.α 粒子在 A、C 处的速度大小相等
D.α 粒子在 B 处的速度比在 C 处的速度小
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解析:由能量守恒定律可知,对于 A、B、C 三点,A、C 位于原子
否定了。
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汤姆孙发现电子之后,人们立刻进行建立各种原子模型的尝试,
你都知道有哪些典型的模型呢?
原子是由质子、中子和电子组成的
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3
答案:(1)勒纳德的动力子模型:原子内部的电子与相应的正电荷
组成一个中性的“刚性配偶体”,他取名为动力子,无数动力子漂浮于
物理学 原子的核式模型结构
. 由于金箔原子中的带电粒子对 粒子的库仑力作用，
发生了 粒子的散射。统计散射到各个方向的 粒
子所占的比例，可以推知原子内电荷的分布情况。
汤姆孙模型中的散射
侧视图
俯视图
粒子散射实验装置
(1) 大角度的偏转不可能是电子造成的；
(2) 离球心越近，所受力越小； (3) 不可能产生大角散射的，只有小角
度散射。
• 一般的原子核，实验确定的核半径的数量级为 10-14m ，而整个原子半径的数量级是 10-10m，两 者相差十万倍之多，可见原子内部是十分“空” 的。
测验
1. 物质是原子构成的，原子半径的数量级为埃米 (10-10m)，原子核半径的数量级为飞米 (10-15m), 下列说法 哪个正确？ （1）原子大小之于苹果相当于苹果大小之于月球； （2）原子大小是原子核大小的一万多倍； （3）不同物质的原子及原子核，其大小也千差万别； （4）物质的固、液、气相均可由原子概念来统一描述。
3. 卢瑟福核式结构模型
• 1911 年卢瑟福提出另外一种模型：原子中带正 电部分很小，电子在带正电部分的外边。
核式模型中的散射
• 正电体（称之为原子核）很小，所受的力就可 以很大，就能产生大角度散射-----核式结构模型。
4. 原子核的电荷与大小
• 粒子到达离原子核最小的距离，就是原子核半 径的理论上限。
12.2 原子的核式模型结构
1. 汤姆孙的模型 2. 粒子散射实验 3. 卢瑟福核式结构模型 4. 原子核的电荷与大小
1. 汤姆孙的模型
• 1903年，汤姆孙假设，原子的是电子镶嵌在一个正 电荷均匀分布、具有原子大小、弹性冻胶状的球内 或球上-----“西瓜模型”。
汤姆孙的原子模型，小圆点代表正 电荷，大圆点代表电子。
原子核式结构模型
原子核式结构模型
1 什么是原子核式结构模型
原子核式结构模型是指以原子核为中心，以其结构核素为外围组成的一种模型，是现代物理学提出的一种量子力学模型。
根据这种模型，原子核由质子和中子构成，其外围有质子、中子和费米子存在，使原子核具有特殊的结构。
2 原子核式结构模型的特点
1、核子的发明：今年是发现原子核的百年纪念，由爱因斯坦和玻尔在1905年提出核子模型，只有由正质子、负质子和中子组成。
2、结构特性：原子核由核子和核质子共同构成，核子质量极小，要比中子大2000倍以上，构成原子核的核质子的构成数量为其质量的比例，有的原子核还带有中性的费米子。
3、区别：原子核式结构模型与物理学里的分子模型完全不同，分子模型是以分子的中心的分子键为中心的，原子核式结构模型是以原子核的结构核素构成一个完整的模型。
3 原子核式结构模型的应用
原子核模型对物理学、化学、核物理学等多领域有重大影响，它可以解释原子中核子的形成、核素的变异等现象，为大规模原子核研究奠定了坚实的理论基础。
此外，它还可以用来解释原子构型的形成
以及其价态间的相互作用等，广泛应用于原子核反应和量子表现、原子与微粒子的测定等。
原子的核式结构模型 课件
分类例析
实验结论 (1)绝大多数的α粒子穿过金箔后 仍沿原来的方向前进； (2)少数α粒子发生了 较大的偏转； (3)极少数α粒子的偏转角θ超过 9，0°甚至有极个别α粒子被 反弹回来． 实验意义 (1)否定了 汤姆孙 的原子结构模型． (2)提出了 原子核式结构 模型，明确了 原子核大小 的数量 级．
分类例析
一、α粒子散射实验与核式结构模型 α粒子散射实验与汤姆孙的原子模型的冲突分析 (1)分析否定的原因 ①由于电子质量远小于α粒子质量，所以电子不可能使α粒 子发生大角度偏转．
分类例析
②使α粒子发生大角度偏转的只能是原子中带正电的部分， 按照汤姆孙原子模型，正电荷在原子内是均匀分布的，α粒 子穿过原子时，它受到的两侧斥力大部分抵消，因而也不 可能使α粒子发生大角度偏转，更不可能使α粒子反向弹回， 这与α粒子的散射实验相矛盾． ③实验现象表明原子绝大部分是空的，除非原子的几乎全 部质量和所有正电荷都集中在原子中心的一个很小的核上， 否则，α粒子大角度散射是不可能的．
分类例析
2．α粒子穿过金箔，受到电荷的作用力后，沿哪些方向前进的 可能性较大，最不可能沿哪些方向前进． 点拨 按照汤姆孙的模型，正电荷是均匀分布在整个原子 中的，当α粒子穿过原子时受到的各个方向上的正电荷的斥 力会相互抵消很多，沿直线运动的可能性最大，最不可能 沿着很大的角度甚至180°角发生偏转．除非原子核的大部 分质量和电荷集中在一个很小的核上，否则要发生大角度 的偏转是不可能的．
分类例析
解析 α粒子散射实验现象：绝大多数α粒子沿原方向前 进，少数α粒子有大角度散射．所以A处观察到的粒子多， B处观察到的粒子少，所以选项A、B错误．α粒子发生散 射的主要原因是受到原子核库仑斥力的作用，所以选项D 错误、C正确． 答案 C
实验结论 (1)绝大多数的α粒子穿过金箔后 仍沿原来的方向前进； (2)少数α粒子发生了 较大的偏转； (3)极少数α粒子的偏转角θ超过 9，0°甚至有极个别α粒子被 反弹回来． 实验意义 (1)否定了 汤姆孙 的原子结构模型． (2)提出了 原子核式结构 模型，明确了 原子核大小 的数量 级．
分类例析
一、α粒子散射实验与核式结构模型 α粒子散射实验与汤姆孙的原子模型的冲突分析 (1)分析否定的原因 ①由于电子质量远小于α粒子质量，所以电子不可能使α粒 子发生大角度偏转．
分类例析
②使α粒子发生大角度偏转的只能是原子中带正电的部分， 按照汤姆孙原子模型，正电荷在原子内是均匀分布的，α粒 子穿过原子时，它受到的两侧斥力大部分抵消，因而也不 可能使α粒子发生大角度偏转，更不可能使α粒子反向弹回， 这与α粒子的散射实验相矛盾． ③实验现象表明原子绝大部分是空的，除非原子的几乎全 部质量和所有正电荷都集中在原子中心的一个很小的核上， 否则，α粒子大角度散射是不可能的．
分类例析
2．α粒子穿过金箔，受到电荷的作用力后，沿哪些方向前进的 可能性较大，最不可能沿哪些方向前进． 点拨 按照汤姆孙的模型，正电荷是均匀分布在整个原子 中的，当α粒子穿过原子时受到的各个方向上的正电荷的斥 力会相互抵消很多，沿直线运动的可能性最大，最不可能 沿着很大的角度甚至180°角发生偏转．除非原子核的大部 分质量和电荷集中在一个很小的核上，否则要发生大角度 的偏转是不可能的．
分类例析
解析 α粒子散射实验现象：绝大多数α粒子沿原方向前 进，少数α粒子有大角度散射．所以A处观察到的粒子多， B处观察到的粒子少，所以选项A、B错误．α粒子发生散 射的主要原因是受到原子核库仑斥力的作用，所以选项D 错误、C正确． 答案 C
原子的核式结构模型25张PPT
动画：α粒子散射
课堂小结
实验中发现极少数α粒子发生了大角度偏转，甚至反 弹回来，表明这些ɑ粒子在原子中某个地方受到了质量、 电量均比它本身大得多的物体的作用，可见：
1.原子中的正电荷、质量应都集中在一个中心上。 绝大多数α粒子不偏移→原子内部绝大部分是“空” 的。 2.少数α粒子发生较大偏转→原子内部有“核”存在。 3.极少数α粒子被弹回 表明：作用力很大；质量很大；电量集中。
教材习题解答
1、答：反射源:α粒子 金箔：被α粒子轰出的物质。 带有荧光屏的放大镜。整个装置置于真空中α
粒子打在银光屏上有微弱的光，由于放大镜能够 围绕金箔在一个圆周内运动，因此可以通过它观 察到穿过金箔后偏转角度不同的α粒子。
观察到的现象是:绝大多数α粒子穿过金箔后基 本上沿着原来方向前进，少数α粒子发生了大角 度偏转，偏转超过了90度，极少数像是被弹了回 来去。
原子
原 子核
电子
中子
质子
核外电子数
+ = 质量数A
中子数
质子数Z
原子序数 核电核数
高考链接
1、根据卢瑟福的原子核式结构模型，下列说 法正确的是（ D）
A.原子中的正电荷均匀分布在整个原子范围 内
B.原子中的质量均匀分布在整个原子范围内 C.原子中的正电荷和质量都均匀分布在整个原 子范围内 D.原子中的正电荷和几乎全部质量都集中在很 小的区域范围内
本节导航 一、 α粒子散射实验 二、原子核的电荷与尺度
一、α粒子散射实验
原子正负电荷分布的研究 汤姆生的原子模型
被a粒子散射实验否定 卢瑟福提出新的假设（核式结构模型）
数学推理 与实验事实的对照
卢瑟福（Lusefu）， 在他66年的生涯中，他阐 述了放射性衰变的理论， 鉴定出α粒子（氦核24He）、 β粒子（电子流-10e）和γ 射线（光子），发现了原 子核，第一次用人工的方 法将一种元素转变为另一 种元素。直接培养了11名 诺贝尔奖获得者。
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。
原子的核式结构模型
薛定谔方程
描述微观粒子运动的基本方程， 用于求解原子中电子的波函数和
能量。
原子轨道
由量子力学计算得出的电子在原子 中的概率分布区域，决定了元素的 化学性质。
自旋和磁矩
电子自旋和轨道运动产生的磁矩是 原子磁性的来源。
多电子原子中电子排布规律研究进展
泡利原理
确定每个电子状态的独特性，保证电子排布的稳 定性。
原子中心有一个带正电的原子核，电子绕核旋转。该模型预测了α粒子散射实 验的结果，即大多数α粒子穿过原子时不受影响，少数α粒子受到大角度偏转， 极少数α粒子被反弹回来。
实验结果与预测一致
α粒子散射实验结果与卢瑟福的核式结构模型预测相符，从而验证了该模型的正 确性。同时，其他相关实验结果也支持了核式结构模型的理论预测。
局限性
玻尔理论虽然成功地解释了氢原子光谱和类氢离子光谱，但对于复杂原子（多电 子原子）的光谱现象却无法解释。此外，玻尔理论也无法解释原子的化学性质和 化学键的形成。
03
原子核式结构模型具体内容
原子核组成与性质
原子核位于原子的中心，由质子和中 子组成。
原子核的半径约为原子半径的万分之 一，但质量却占原子总质量的99.9% 以上。
04
电子云密度越大，表明 电子在该区域出现的概 率越高。
能量层级
原子中的电子按照能量高低分 布在不同的能级上，每个能级 对应一定的电子云形状和取向
。
当电子从一个能级跃迁到另一 个能级时，会吸收或释放能量 ，表现为光的吸收或发射。
电子跃迁遵循一定的选择定则 ，如偶极跃迁选择定则、自旋
原子核的发现
卢瑟福根据α粒子散射实验现象提出了原子核式结构模型。在 原子的中心有一个很小的核，叫原子核，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 间里绕着核旋转。
描述微观粒子运动的基本方程， 用于求解原子中电子的波函数和
能量。
原子轨道
由量子力学计算得出的电子在原子 中的概率分布区域，决定了元素的 化学性质。
自旋和磁矩
电子自旋和轨道运动产生的磁矩是 原子磁性的来源。
多电子原子中电子排布规律研究进展
泡利原理
确定每个电子状态的独特性，保证电子排布的稳 定性。
原子中心有一个带正电的原子核，电子绕核旋转。该模型预测了α粒子散射实 验的结果，即大多数α粒子穿过原子时不受影响，少数α粒子受到大角度偏转， 极少数α粒子被反弹回来。
实验结果与预测一致
α粒子散射实验结果与卢瑟福的核式结构模型预测相符，从而验证了该模型的正 确性。同时，其他相关实验结果也支持了核式结构模型的理论预测。
局限性
玻尔理论虽然成功地解释了氢原子光谱和类氢离子光谱，但对于复杂原子（多电 子原子）的光谱现象却无法解释。此外，玻尔理论也无法解释原子的化学性质和 化学键的形成。
03
原子核式结构模型具体内容
原子核组成与性质
原子核位于原子的中心，由质子和中 子组成。
原子核的半径约为原子半径的万分之 一，但质量却占原子总质量的99.9% 以上。
04
电子云密度越大，表明 电子在该区域出现的概 率越高。
能量层级
原子中的电子按照能量高低分 布在不同的能级上，每个能级 对应一定的电子云形状和取向
。
当电子从一个能级跃迁到另一 个能级时，会吸收或释放能量 ，表现为光的吸收或发射。
电子跃迁遵循一定的选择定则 ，如偶极跃迁选择定则、自旋
原子核的发现
卢瑟福根据α粒子散射实验现象提出了原子核式结构模型。在 原子的中心有一个很小的核，叫原子核，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 间里绕着核旋转。
2.2 原子的核式结构模型
核式结构模型（行星式模型）示意图
v 电子
F库
原子核
F向 F库
•卢瑟福原子的核式结构模型的建立过程
•
• •
模卢•α粒子散射实验
福 原
发
原
子
现
子
核
电
模
式
子
•枣糕型式
•行星式
实
分
构
验
析
造
现
推
模
象
理
型
实验过程
实验过程
实验过程
实验过程
实验现象及分析
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；
极少数α 粒子的偏转超过90°；
3、有的（个别）甚至几乎达到180°；
实验现象及分析
卢瑟福对于上述实验的结果感到十分惊奇，他说： “这是我一生中从未有的最难以置信的事，它好比你 对一张纸发射炮弹，结果被弹回来而打到自己身 上……”
1871年－1937年 英国著名物理学家
原子核物理学之父
研究方法：利用高能的粒子撞击原子 分析实验现象 认识原子的内部结构
1871年－1937年 英国著名物理学家
原子核物理学之父
一、α粒子散射实验
1909～1911年，卢瑟福、盖革和
马斯顿的α粒子散射实验。
α粒子：带两个单位正电荷，质量约是氢原子质
枣糕模型无法解释α粒子散射实验现象！
你认为原子中的正电荷和质量应如何分布？
1、绝大多数α 粒子穿过金箔后仍沿原来方向前进； 说明原子中绝大部分是空的。
2、少数α 粒子发生了较大的偏转； 极少数α 粒子的偏转超过90°；
可见α粒子受到较大的库仑力作用。
原子的核式结构模型(24张ppt)
汤姆生的原子模型
十九世纪末，汤姆生发现了电子，并知道电 子是原子的组成部分．由于电子是带负电的， 而原子又是中性的，因此推断出原子中还有带 正电的物质．那么这两种物质是怎样构成原子 的呢？
了汤 枣姆 糕生 模提 型出
汤姆生
汤姆生的原子模型
在汤姆生的原子 模型中，原子是一个 球体；正电核均匀分 布在整个球内，而电 子都象枣核那样镶嵌 在原子里面．
质子
中子 质子数
核子
电荷数
四.原子核的电荷与尺度
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10-10m、原子核半径 约是10-15m，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。
2.2 原子的核式结构模型
1897年，汤姆孙对阴极 射线研究，发现了电子， 说明原子是可再分，原 子是中性，可推断出原 子中还有带正电的物 质．那么这两种物质是 怎样构成原子的呢？
汤姆孙
19世纪末到20世纪的三十年代，对于电子、光 谱的深入研究以及放射性现象、中子、质子的 发现，引起物理观念的重大变革，创立了新的 理论，导致人们对原子和原子核认识的升华．
第一条现象说明，原子中绝大部分是空的 第二、三现象可看出，α 粒子受到较大的库仑力作用 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
粒子散射实验
对α 粒子的运动方向不会发生明显影响；由于正 电荷均匀分布，α 粒子所受库仑力也很小，故α 粒子偏转角度不会很大．
原子的核式结构
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。
原子核式结构模型
玻尔模型的实验验证
氢原子光谱
塞曼效应和斯塔克效应
玻尔模型成功解释了氢原子光谱的线 系和频率，与实验数据相符。
这些实验现象表明原子在强磁场或电 场中的行为符合玻尔模型的预测。
弗兰克-赫兹实验
该实验证实了原子内部存在分立的能 级，电子在原子中的运动是量子化的 ，从而验证了玻尔模型的正确性。
04
葡萄干布丁原子结构模 型
引入量子化概念后提出的模型，解释了氢 原子光谱的不连续性。
原子结构模型的意义
揭示了原子的内部结构和组成 元素之间的相互作用，为化学 和物理学的发展奠定了基础。
解释了元素的化学性质和它们 在化学反应中的行为，为化学 学科的发展提供了理论支持。
为研究更复杂的分子结构和化 学反应机理提供了重要的工具 和方法。
电子在原子内的分布 是随机的，没有固定 的轨道。
电子镶嵌在原子中， 像葡萄干一样分布在 布丁状的原子内。
葡萄干布丁原子结构模型的实验验证
汤姆孙的学生卢瑟福（E.Rutherford）进行了著名的α粒子散射实验，该 实验的结果与葡萄干布丁模型相矛盾。
卢瑟福发现，大部分α粒子穿过金箔后方向没有发生明显改变，但有极少 数α粒子发生了大角度偏转甚至被反弹回来。这表明原子内部存在一个带 正电荷的、体积很小、质量相对很大的中心，即原子核。
。
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 电子在核外空间里绕着核旋转。
卢瑟福原子模型的实验验证
01 02 03
α粒子散射实验
卢瑟福用α粒子轰击金箔，发现绝大多数α粒子穿过金箔后 仍沿原来的方向前进，但有少数α粒子发生了较大的偏转 ，并有极少数α粒子的偏转超过90°，有的甚至几乎达到 180°而被反弹回来。
2024年度原子的核式结构模型
2024/2/2
电子云性质
电子云具有弥漫性、动态性和统计性。它不像宏观物体那样 有确定的形状和边界，而是以一种概率分布的形式存在。
19
电子云形状和大小变化规律
形状
电子云的形状取决于原子轨道的类型。例如，s轨道呈球形对称，p轨道呈纺锤形，d轨道和f轨道则具有更复杂的 形状。
大小
电子云的大小反映了电子活动范围的大小，它与主量子数n有关。一般来说，n越大，电子云扩展的范围越广，电 子的活动范围也越大。
30
其他相关验证实验介绍
氢原子光谱实验
通过观测氢原子光谱的分裂情况，推断出原子内部存在能级结构，进一步验证了原子的 核式结构模型。
电子衍射实验
利用电子的波动性，通过电子衍射实验观察到原子的晶格结构，从而证实了原子内部结 构的存在。
2024/2
粒子加速器
利用粒子加速器产生高能粒子，可以更精确地模 拟散射实验，提高实验的精度和可靠性。
2024/2/2
20
电子云在化学反应中作用
化学键形成
电子云的重叠程度决定了化学键的强弱和性质。当两个原子的电子云发生有效重叠时，可以形成稳定 的化学键。
反应活性判断
根据电子云的分布和密度，可以预测分子的反应活性。例如，具有高电子云密度的原子或分子更容易 发生亲核反应。
2024/2/2
21
量子力学对电子云解释
26
激光技术中原子光谱应用
激光原理与原子光谱
激光的产生基于原子能级跃迁时释放的光子，因此原子光谱对激 光技术具有重要意义。
激光冷却与原子陷阱
利用激光技术可以实现对原子的冷却和囚禁，进而研究原子光谱 和量子物理现象。
激光光谱技术
激光光谱技术具有高分辨率和高灵敏度等特点，广泛应用于环境 监测、生物医学和材料科学等领域。
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讨论2：α粒子大角度偏转是不是撞到了 电子？
13
一、对物质组成和微观结构的认识过程
4、1909年，卢瑟福 粒子散射实验 实验结果分析： （1）绝大多数α 粒子穿过金箔后,与原来 的运动方向偏离不多（平均2º-3º）。 （2）少数α 粒子发生了大角度的偏转。 （3）极少数α 粒子产生超过90º的大角 度偏转，个别α 粒子甚至被弹回。
6
一、对物质组成和微观结构的认识过程
3、1897年，汤姆逊对阴极射线的研究 实验装置：涂有荧光物质的真空玻璃管 实验操作：金属两端接通高压直流电源 实验现象：荧光物质发光 思考1：是什么物质使荧光物质发光？
（1）阴极射线——带负电的电子 （2）电子质量小于氢原子质量的1/1000
原子还可以再分！
7
培养12位诺奖得主的“核子科学之父”
1908年，卢瑟福获得该年度的诺贝尔化学奖 1921年，卢瑟福的助手索迪获诺贝尔化学奖； 1922年，卢瑟福的学生阿斯顿获诺贝尔化学奖； 1922年，卢瑟福的学生玻尔获诺贝尔物理奖； 1927年，卢瑟福的助手威尔逊获诺贝尔物理奖； 1935年，卢瑟福的学生查德威克获诺贝尔物理奖 1948年，卢瑟福的助手布莱克特获诺贝尔物理奖 1951年，卢瑟福的学生科克拉夫特和瓦耳顿，共同获 得诺贝尔物理奖； 1978年，卢瑟福的学生卡皮茨获诺贝尔物理奖。
例2：试估算氢原子核的密度（氢原子核半径为R＝1.210－15m）。
例3：请根据卢瑟福的原子核式结构思考 粒子在穿过原子核时的轨
迹有何特点，并画出其轨迹示意图。
四、作业
练习册：成和微观结构的认识过程
4、1909年，卢瑟福 粒子散射实验
实验装置介绍： （1）放射源：放射性元素（铀和镭）
粒子：电量＋2e、质量4u，
速度约3107m/s（高速） （2）金箔：电量＋79e、质量197u
金的特点：很好的延展性 （可以摊得很薄，大约1微米） （3）荧光屏：荧光效应 （4）显微镜（盖格计数器） （5）真空容器：防止气体电离 （6）圆轨道：不同角度观察
10
一、对物质组成和微观结构的认识过程
4、1909年，卢瑟福 粒子散射实验 实验结果： （1）绝大多数α 粒子穿过金箔后,与原来 的运动方向偏离不多（平均2º-3º）。 （2）少数α 粒子发生了大角度的偏转。 （3）极少数α 粒子产生超过90º的大角 度偏转，个别α 粒子甚至被弹回。
11
一、对物质组成和微观结构的认识过程
一、对物质组成和微观结构的认识过程
3、1897年汤姆逊对阴极射线的研究 思考2：原子内的结构是怎样的？
1904年，汤姆逊“葡萄干蛋糕”模型
8
一、对物质组成和微观结构的认识过程
4、1909年，卢瑟福 粒子散射实验
（左）卢斯福（1871—1937） 新西兰物理学家，汤姆逊的研究 生，卡文迪许实验室的接任者。
（电子绕核运动所需的向心力就是原子核 对它的电场力）
一、对物质组成和微观结构的认识过程
4、1909年，卢瑟福 粒子散射实验
1911年，卢瑟福的原子核式结构模型（假说）： （1）原子的中心有一个很小的核，叫做原子核 （2）原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中
在原子核里 （3）带负电的电子在核外不停地绕核运动
约翰•道尔顿（1766-1844） 英国化学家、物理学家
原子是不可分的
5
一、对物质组成和微观结构的认识过程
3、1897年，汤姆逊对阴极射线的研究 基于"对气体导电的理论和实验研 究"荣获1906年诺贝尔物理学奖
汤姆逊（1856—1940） 英国物理学家，第三任卡文 迪许实验室主任，以其对电 子和同位素的实验著称。
第十二章 物质的微观结构
A 原子的核式结构
1
从宏观到微观
1亿光年
从宏观到微观
直接研究：放大2亿倍的扫描隧道显微镜
4
一、对物质组成和微观结构的认识过程
1、公元前5世纪，古希腊哲学家德谟克利特等人认为： 原子是构成物质的微粒，万物都是由简短的、不可分割的原子构成。
2、1803年，道尔顿提出原子的“实心球模型”
讨论3：原子内的正电荷和质量具有怎样 的结构才可能出现结果（2）和（3）？
14
一、对物质组成和微观结构的认识过程
4、1909年，卢瑟福 粒子散射实验
1911年，卢瑟福的原子核式结构模型（假说）： （1）原子的中心有一个很小的核，叫做原子核 （2）原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中
在原子核里 （3）带负电的电子在核外不停地绕核运动
1nm=10-9m
一、对物质组成和微观结构的认识过程
1Am=10-10m
一、对物质组成和微观结构的认识过程
0.1Am=10-11m
一、对物质组成和微观结构的认识过程
1pm=10-12m
一、对物质组成和微观结构的认识过程
0.1pm=10-13m
二、对物质组成和微观结构的认识的科学方法
1、提出科学假说的方法
讨论：原子结构真的是核式结构吗？
一、对物质组成和微观结构的认识过程
德谟克利特的原子论
道尔顿的“实心球模型”
汤姆逊发现电子，否定了原子不可分
汤姆逊的“葡萄干蛋糕模型” 卢瑟福的 粒子散射实验，否决此模型 卢瑟福的“核式结构模型” ？？？实验现象否决此模型
玻尔原子模型
薛定谔的“量子力学模型”
一、对物质组成和微观结构的认识过程
为什么？
12
一、对物质组成和微观结构的认识过程
4、1909年，卢瑟福 粒子散射实验 实验结果分析： （1）绝大多数α 粒子穿过金箔后,与原来 的运动方向偏离不多（平均2º-3º）。 （2）少数α 粒子发生了大角度的偏转。 （3）极少数α 粒子产生超过90º的大角 度偏转，个别α 粒子甚至被弹回。
已知事实—提出假说与物理模型— 实验验证
被证实——上升为理论 不被证实——修改或另辟蹊径
二、对物质组成和微观结构的认识的科学方法
2、建立物理模型的方法
三、练习
例1：关于卢瑟福的粒子散射实验，以下说法中不符合事实的
是（ ） （A）它是提出原子核式结构模型的实验基础
（B）绝大多数粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进 （C）大多数粒子穿过金箔后，发生了超过90°的大角度偏转 （D）个别粒子被金箔反弹回来，偏转角几乎达到180°
（电子绕核运动所需的向心力就是原子核 对它的电场力）
讨论4：如何用卢瑟福模型解释 粒子散射现象？
一、对物质组成和微观结构的认识过程
4、1909年，卢瑟福 粒子散射实验 数量级估算： 原子核半径约为10－15 m－10－14 m，原子半径为10－10m
原子
体育场
原子核
一、对物质组成和微观结构的认识过程
4、1909年，卢瑟福 粒子散射实验 实验结果分析： （1）绝大多数α 粒子穿过金箔后,与原来 的运动方向偏离不多（平均2º-3º）。 （2）少数α 粒子发生了大角度的偏转。 （3）极少数α 粒子产生超过90º的大角 度偏转，个别α 粒子甚至被弹回。
讨论1：按照汤姆逊的葡萄干蛋糕原子模 型，会不会出现实验结果（2）和（3）？
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一、对物质组成和微观结构的认识过程
4、1909年，卢瑟福 粒子散射实验 实验结果分析： （1）绝大多数α 粒子穿过金箔后,与原来 的运动方向偏离不多（平均2º-3º）。 （2）少数α 粒子发生了大角度的偏转。 （3）极少数α 粒子产生超过90º的大角 度偏转，个别α 粒子甚至被弹回。
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一、对物质组成和微观结构的认识过程
3、1897年，汤姆逊对阴极射线的研究 实验装置：涂有荧光物质的真空玻璃管 实验操作：金属两端接通高压直流电源 实验现象：荧光物质发光 思考1：是什么物质使荧光物质发光？
（1）阴极射线——带负电的电子 （2）电子质量小于氢原子质量的1/1000
原子还可以再分！
7
培养12位诺奖得主的“核子科学之父”
1908年，卢瑟福获得该年度的诺贝尔化学奖 1921年，卢瑟福的助手索迪获诺贝尔化学奖； 1922年，卢瑟福的学生阿斯顿获诺贝尔化学奖； 1922年，卢瑟福的学生玻尔获诺贝尔物理奖； 1927年，卢瑟福的助手威尔逊获诺贝尔物理奖； 1935年，卢瑟福的学生查德威克获诺贝尔物理奖 1948年，卢瑟福的助手布莱克特获诺贝尔物理奖 1951年，卢瑟福的学生科克拉夫特和瓦耳顿，共同获 得诺贝尔物理奖； 1978年，卢瑟福的学生卡皮茨获诺贝尔物理奖。
例2：试估算氢原子核的密度（氢原子核半径为R＝1.210－15m）。
例3：请根据卢瑟福的原子核式结构思考 粒子在穿过原子核时的轨
迹有何特点，并画出其轨迹示意图。
四、作业
练习册：成和微观结构的认识过程
4、1909年，卢瑟福 粒子散射实验
实验装置介绍： （1）放射源：放射性元素（铀和镭）
粒子：电量＋2e、质量4u，
速度约3107m/s（高速） （2）金箔：电量＋79e、质量197u
金的特点：很好的延展性 （可以摊得很薄，大约1微米） （3）荧光屏：荧光效应 （4）显微镜（盖格计数器） （5）真空容器：防止气体电离 （6）圆轨道：不同角度观察
10
一、对物质组成和微观结构的认识过程
4、1909年，卢瑟福 粒子散射实验 实验结果： （1）绝大多数α 粒子穿过金箔后,与原来 的运动方向偏离不多（平均2º-3º）。 （2）少数α 粒子发生了大角度的偏转。 （3）极少数α 粒子产生超过90º的大角 度偏转，个别α 粒子甚至被弹回。
11
一、对物质组成和微观结构的认识过程
一、对物质组成和微观结构的认识过程
3、1897年汤姆逊对阴极射线的研究 思考2：原子内的结构是怎样的？
1904年，汤姆逊“葡萄干蛋糕”模型
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一、对物质组成和微观结构的认识过程
4、1909年，卢瑟福 粒子散射实验
（左）卢斯福（1871—1937） 新西兰物理学家，汤姆逊的研究 生，卡文迪许实验室的接任者。
（电子绕核运动所需的向心力就是原子核 对它的电场力）
一、对物质组成和微观结构的认识过程
4、1909年，卢瑟福 粒子散射实验
1911年，卢瑟福的原子核式结构模型（假说）： （1）原子的中心有一个很小的核，叫做原子核 （2）原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中
在原子核里 （3）带负电的电子在核外不停地绕核运动
约翰•道尔顿（1766-1844） 英国化学家、物理学家
原子是不可分的
5
一、对物质组成和微观结构的认识过程
3、1897年，汤姆逊对阴极射线的研究 基于"对气体导电的理论和实验研 究"荣获1906年诺贝尔物理学奖
汤姆逊（1856—1940） 英国物理学家，第三任卡文 迪许实验室主任，以其对电 子和同位素的实验著称。
第十二章 物质的微观结构
A 原子的核式结构
1
从宏观到微观
1亿光年
从宏观到微观
直接研究：放大2亿倍的扫描隧道显微镜
4
一、对物质组成和微观结构的认识过程
1、公元前5世纪，古希腊哲学家德谟克利特等人认为： 原子是构成物质的微粒，万物都是由简短的、不可分割的原子构成。
2、1803年，道尔顿提出原子的“实心球模型”
讨论3：原子内的正电荷和质量具有怎样 的结构才可能出现结果（2）和（3）？
14
一、对物质组成和微观结构的认识过程
4、1909年，卢瑟福 粒子散射实验
1911年，卢瑟福的原子核式结构模型（假说）： （1）原子的中心有一个很小的核，叫做原子核 （2）原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中
在原子核里 （3）带负电的电子在核外不停地绕核运动
1nm=10-9m
一、对物质组成和微观结构的认识过程
1Am=10-10m
一、对物质组成和微观结构的认识过程
0.1Am=10-11m
一、对物质组成和微观结构的认识过程
1pm=10-12m
一、对物质组成和微观结构的认识过程
0.1pm=10-13m
二、对物质组成和微观结构的认识的科学方法
1、提出科学假说的方法
讨论：原子结构真的是核式结构吗？
一、对物质组成和微观结构的认识过程
德谟克利特的原子论
道尔顿的“实心球模型”
汤姆逊发现电子，否定了原子不可分
汤姆逊的“葡萄干蛋糕模型” 卢瑟福的 粒子散射实验，否决此模型 卢瑟福的“核式结构模型” ？？？实验现象否决此模型
玻尔原子模型
薛定谔的“量子力学模型”
一、对物质组成和微观结构的认识过程
为什么？
12
一、对物质组成和微观结构的认识过程
4、1909年，卢瑟福 粒子散射实验 实验结果分析： （1）绝大多数α 粒子穿过金箔后,与原来 的运动方向偏离不多（平均2º-3º）。 （2）少数α 粒子发生了大角度的偏转。 （3）极少数α 粒子产生超过90º的大角 度偏转，个别α 粒子甚至被弹回。
已知事实—提出假说与物理模型— 实验验证
被证实——上升为理论 不被证实——修改或另辟蹊径
二、对物质组成和微观结构的认识的科学方法
2、建立物理模型的方法
三、练习
例1：关于卢瑟福的粒子散射实验，以下说法中不符合事实的
是（ ） （A）它是提出原子核式结构模型的实验基础
（B）绝大多数粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进 （C）大多数粒子穿过金箔后，发生了超过90°的大角度偏转 （D）个别粒子被金箔反弹回来，偏转角几乎达到180°
（电子绕核运动所需的向心力就是原子核 对它的电场力）
讨论4：如何用卢瑟福模型解释 粒子散射现象？
一、对物质组成和微观结构的认识过程
4、1909年，卢瑟福 粒子散射实验 数量级估算： 原子核半径约为10－15 m－10－14 m，原子半径为10－10m
原子
体育场
原子核
一、对物质组成和微观结构的认识过程
4、1909年，卢瑟福 粒子散射实验 实验结果分析： （1）绝大多数α 粒子穿过金箔后,与原来 的运动方向偏离不多（平均2º-3º）。 （2）少数α 粒子发生了大角度的偏转。 （3）极少数α 粒子产生超过90º的大角 度偏转，个别α 粒子甚至被弹回。
讨论1：按照汤姆逊的葡萄干蛋糕原子模 型，会不会出现实验结果（2）和（3）？