A.原子的核式结构

α粒子散射实验结果与汤姆孙模型的矛盾
由于电子质量非常小，α粒子与电子碰撞后几乎不受影响 α粒子沿垂直运动方向受正电部分的影响（斥力）差别很小
α穿过汤姆孙模型不应产生大角度偏转
核式结构模型的主要内容是什么？
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绕核运动
1925－ 海森伯、薛定
1927
谔等人
1932 查德威克
创立量子力学
发现中子
创立了微观世界的力
学体系
——
完整对原子核结构的认 α粒子轰击铍 识，促进了核裂变研究 核的重复实
的发展和核能的利用 验
海森伯和伊万年 提出原子核组成的假说
科
——
——
α粒子散射实验
实验的主要装置：
粒子源、金箔、荧光屏、显微镜
21H＋21 n→4 He
1
0
2
1 n→1H＋ 0 e
0
1
1
γ射线产生原因：发生α衰变或β衰变时产生的新核有的具有过多的能
量，这时它就会辐射出γ光子。因此，γ射线是伴随α射线β射线产生
4. 对半衰期的理解 (1)半衰期公式：
t
t
N
余＝N
1 原(2)

，m
余＝m
1 原(2)

。τ
表示半衰期。t
表示衰变时
2．三种射线的比较
种类
α射线
β射线
组成
高速氦核流 高速电子流
符号
4 He
2
0e
1
γ射线 光子流(高 频电磁波)
带电荷量
2e
－e
0
速度
0.1c
0.99c c(光速)
种类 质量 在电场中
α射线
4mp
向负极板偏转
β射线
mp 1 836 与α射线反向偏转
贯穿本领
最弱，用 较强，能穿透几毫 纸能挡住 米的铝板
各装置的来自百度文库用是什么？
实验现象：
1）绝大多数与原来运动方向偏离不多 2）少数产生较大角度偏转 3)极少数产生超过90°的大角度偏转 4)个别甚至被弹回（180°）
实验的结果与汤姆孙模型产生了矛盾
粒子源的作用：发射α粒子
用金箔的原因： 1 金的延展性很好，可以做得非常薄 2 金的原子量比较大，相应地散射效果比 较好 荧光屏、显微镜的作用：检测α 粒子的偏转方向和测量不同方向 上α粒子数目 整个装置处于真空中
如图，纵坐标表示某放射性物
质中未衰变的原子核数（N）
与原来总原子核数（N0）的比 值，横坐标表示衰变的时间，
则由图线可知该放射性物质的
半衰期为_3__.8______天，若将
对空气的电离 作用
很强
较弱
γ射线 零
不偏转 最强，能 穿透几厘 米的铅板
很弱
A
金属板
B
电源
3．α 衰变、β 衰变的比较
衰变类型
α衰变
β衰变
衰变方程
A X→ A4 Y＋4 He
Z
Z 2
2
A X→ A Y＋ 0 e
Z
Z+1
1
2个质子和2个中子结 核内1个中子转化为1 衰变实质 合成一个整体射出 个质子和1个电子
间， (2)半衰期的物理意义：
半衰期是表示放射性元素衰变快慢的物理量，同一放射性
元素具有的衰变速率一定，不同的放射性元素半衰期不同，有
的差别很大。放射性元素衰变的快慢是由核内部本身的因素决
定的，而跟原子所处的物理状态和化学状态无关。
(3)半衰期的适用条件：
半衰期是一个统计规律，是对大量的原子核衰变规律的总 结，对于一个特定的原子核，无法确定何时发生衰变。
核式结构又叫行星结构
核式结构模型对实验结果的解释
离核较远的α粒子受到的斥力比较小，偏转不明显 离核较近的α粒子受到的斥力比较大，偏转明显 离核越近的α粒子受到的斥力越大，偏转角度越大
粒子散射实验现象
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、个别甚至几乎达到180 °．
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
实验结果表明，原子的内部绝大部分是空 的 卢瑟福根据α粒子散射实验的数据计算出 了原子核的半径的数量级为10-14-10-15m
原子核 的人工
测定阴极射线 粒子的比荷
发规了钋和镭
——
——
1904 1905
汤姆孙
爱因斯坦
提出了原子的
——
“葡萄干蛋糕”
模型
建立狭义相对论、提
出光量子论解释光 电效应
推动了物理学理论的革 命
—— 光电效应
年份 物理学家
1909— 1911
卢瑟福
贡献
在实验基础上提 出原子核式结构
历史意义
开始了研究原子核 的历史，人类对原 子结构认识迈出了 一大步
相关实验
α粒子散射 实验
1913
密立根
对电子的电荷进行了 高精度测定元电荷 密立根油滴
精密的测量
电量
实验
1915 1919
玻尔
爱因斯坦
卢瑟福
建立玻尔模型，用量子跃 对量子论和量子力学 迁假说解释了氢原子光谱 的建立起了重要作用
建立广义相对论
公认为人类思想
史中最伟大的成 就之一
—— ——
第一次实现了原子核的 成为人们研究原子核和 α粒子轰 人工转变，发现质子 应用核技术的重要手段 击氮核
转变
发 现 人
实验装置
实验现 核反应方 发现
象
程 意义
质子的 卢 发现 瑟
福
156页
174N24He187O11H
中子的 查 发现 德
威 克
158页
未知中性 射线轰击 石蜡会放 出巨大能 量的质子
49Be24He162C01n
X 原子核的表示 A Z
X：元素符号 Z：质子数 =原子序数 =电荷数 A：质量数 =核子数
原子核 质子
核
XA
中子
Z
核外电子
子
指出
232 90
Th
和 234 90
Th
各有几个核子?
几个质子?几个中子?
放射性同位素
232 90
Th
234 90
Th
232; 90; 142 234; 90; 144
三 原子核的衰变规律
1．放射性元素 具有放射性的元素称为放射性元素，原子序数大于或等 于 83 的元素，都能自发地发出射线，原子序数小于 83 的元 素，有的也能放出射线，它们放射出来的射线共有 α 射线、β 射线、γ 射线三种。
物质微观结构 复 习
一、人类对物质微观结构的探索历史
卢
查
瑟
德
福
威
克
汤
贝
姆
克
孙
勒
尔
年份 物理学家 1896 贝可勒尔 1897 汤姆孙
1898 居里夫妇
贡献
历史意义 相关实验
发现铀的放射性 现象
发现电子
证明原子核具有复 杂结构，标志着原 子核物理学的开始
铀盐的感光 实验
打破原子不可再分的 旧观念，标志人类对 物质微观结构认识的 新起点