原子核式模型
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真空放电管中阴极射线在电场、磁场中的偏转测出了阴极射 线的荷质比：e/me ；（e/me）>1000（eH/mH），阴极射线不是 离子束，而是电子束。这种粒子是各种元素的原子都有的，共 同的，是物质的一个组成部分
A
P1
S O
P2
阴极射线实验装置示意图
P
阴极射线管
1899年，Thomson利用云雾室测量 e 和 me
原子电中性，必定带有相同电量的正电荷， 承担了绝大部分质量。
正电部分和电子如何分布与相对运动？
原子的模型 之 Thomson原子模型
汤姆逊(Thomson)发现电子之后,对于原子中正负电荷的分布他提
出了一个模型：原子中带正电荷均匀分布在整个原子空间 , 电子
镶嵌在其中。
同时该模型还进一步假定，电子分布在分离 的同心环上，每个环上的电子容量都不相同， 电子在各自的平衡位置附近做微振动。可以 发射电磁辐射，而且各层电子绕球心转动时 也会发光。这对于解释当时已有的实验结果、 元素的周期性以及原子的线光谱，似乎是成
粒子 v0
b : 瞄准距离 Ze原子核
散射角
有心力作用， 粒子对原点（原子核） v 0 的角动量守恒
y
v
d mv b mr dt
2 0
F
r
在y方向动量的改变
2mv 0 cos
2
F cos dt
0
2
两式相乘
2mv b sin
闪烁计数器
E. Rutherford (1871-1937)
抽 气 管
α粒子源 铂 箔 Geiger计数器 俯视图
Thomson模型大于90度角散射概率估算
电子的质量很小，对α 粒子（2e)运动的影响可以忽略；
只考虑原子中均匀分布的正电荷对α 粒子的影响
P
R
P mv
0
P
功的。
Thomson模型的失败：与α粒子散射实验结果不符合。
粒子散射实验 1909年，Geiger和Marsden发现粒子 ( M 7300me ) 经原 子散射后散射角大于 90 的概率约为1/8000，甚至达到180
“就像一枚15英寸的炮弹打在一张纸上又被反射回来一 样”
粒子源 真空室 散射箔
R模型
2 Ze 2 Fc 4 π 0 r 2
距核愈近力愈大，可能被大角度散射。
2、卢瑟福散射公式
库仑散射公式 具有确定能量的一粒子均匀入射，研究散射粒子的角分布 大角度散射：只要考虑粒子与原子核的相互作用
1 2 E mv0 2
b
b
O
瞄准距离 散射角 粒子反射
π 2
v
e 1.6 1019 c
me 1 1836 氢原子质量
1909年，Millikan油滴实验精确测定 e
Millikan油滴实验测出单个电子的电荷
e 4.803242 (14) 1010 esu 1.6021892 (46) 1019 c
me 9.109534 (47) 1028 g
The Nobel Prize in Physics 1923
for his work on the elementary charge of electricity and on the photoelectric effect
R. Millikan (1868-1953)
原子中存在一定数量的电子，带负电。
化学原子学说
1803年 Dalton 化学反应中，原子不可分解，性质不变； 不同元素的原子不同，每种原子有确定原子量。 1811年 Avogadro 气体由分子组成，分子由原子组成。 同温同压的同体积气体含相同数目的分子。 1869年 Mendeleev 原子量大小 发现元素周期律，预 言新元素 现代原子学说 19世纪末 三大发现——X射线、放射性和电子
5
Z E
对Au，Z=78，取Eα=5MeV
10
4
理论上，
的几率小于 10 2000
而实验上却不小于 1/8000
Thomson原子模型
Rutherford核式模型
2 Ze 2 r 4 π R 3 r R 0 T模型 Fc 2 2 Ze rR 2 4 π 0 r 易穿过原子，只能发生小角度散射。
原子结构
古代原子学说
不可无限分割，存在最小的结构单元
B. C. 4世纪 德谟克利特（Democritus ） 原子（Atom） 组成物质的最小单元
“其小无内，谓之小一”
------- 惠子
可以无限分割，物质是连续的 一尺之棰，日取其半，万世不竭----------公孙龙 物质是连续的，可以无限地分割-------亚里士多德
2 2 2
2 0
பைடு நூலகம்
2
dt Fr cos
2 0
Fr cosd
2 2
2Ze cosd 4 0
2eZe F 4 R
2 0
1
P P 0
P Ft
2Ze 2 R 4 0 R 2 v 1
P 1 2Ze 2 R 1 2 P 4 R v mv 0 0
Z 4 0 R 1 m v2 2
e2
Z 4 0 R E
2
e2
R ~1A
1.5 10
The Nobel Prize in Physics 1906
J. J. Thomson (1856-1940)
in recognition of the great merits of his theoretical and experimental investigations on the conduction of electricity by gases
原子是物质结构的一个层次，介于分子和原子核之间。 原子本身也是有结构的。 1911年 1913年 Rutherford 原子核式结构模型
Bohr
原子量子理论 解释氢光谱 成功解释原子现象
1924-1927 问题：
量子力学诞生 组分?
结构和相互作用? 内部运动?
卢瑟福核式模型
一、电子（electron）的发现 真空放电管中阴极射线在电场、磁场中的偏转 1894年，Stoney命名阴极射线粒子为电子 1897年，Thomson证实阴极射线由负电微粒组成
A
P1
S O
P2
阴极射线实验装置示意图
P
阴极射线管
1899年，Thomson利用云雾室测量 e 和 me
原子电中性，必定带有相同电量的正电荷， 承担了绝大部分质量。
正电部分和电子如何分布与相对运动？
原子的模型 之 Thomson原子模型
汤姆逊(Thomson)发现电子之后,对于原子中正负电荷的分布他提
出了一个模型：原子中带正电荷均匀分布在整个原子空间 , 电子
镶嵌在其中。
同时该模型还进一步假定，电子分布在分离 的同心环上，每个环上的电子容量都不相同， 电子在各自的平衡位置附近做微振动。可以 发射电磁辐射，而且各层电子绕球心转动时 也会发光。这对于解释当时已有的实验结果、 元素的周期性以及原子的线光谱，似乎是成
粒子 v0
b : 瞄准距离 Ze原子核
散射角
有心力作用， 粒子对原点（原子核） v 0 的角动量守恒
y
v
d mv b mr dt
2 0
F
r
在y方向动量的改变
2mv 0 cos
2
F cos dt
0
2
两式相乘
2mv b sin
闪烁计数器
E. Rutherford (1871-1937)
抽 气 管
α粒子源 铂 箔 Geiger计数器 俯视图
Thomson模型大于90度角散射概率估算
电子的质量很小，对α 粒子（2e)运动的影响可以忽略；
只考虑原子中均匀分布的正电荷对α 粒子的影响
P
R
P mv
0
P
功的。
Thomson模型的失败：与α粒子散射实验结果不符合。
粒子散射实验 1909年，Geiger和Marsden发现粒子 ( M 7300me ) 经原 子散射后散射角大于 90 的概率约为1/8000，甚至达到180
“就像一枚15英寸的炮弹打在一张纸上又被反射回来一 样”
粒子源 真空室 散射箔
R模型
2 Ze 2 Fc 4 π 0 r 2
距核愈近力愈大，可能被大角度散射。
2、卢瑟福散射公式
库仑散射公式 具有确定能量的一粒子均匀入射，研究散射粒子的角分布 大角度散射：只要考虑粒子与原子核的相互作用
1 2 E mv0 2
b
b
O
瞄准距离 散射角 粒子反射
π 2
v
e 1.6 1019 c
me 1 1836 氢原子质量
1909年，Millikan油滴实验精确测定 e
Millikan油滴实验测出单个电子的电荷
e 4.803242 (14) 1010 esu 1.6021892 (46) 1019 c
me 9.109534 (47) 1028 g
The Nobel Prize in Physics 1923
for his work on the elementary charge of electricity and on the photoelectric effect
R. Millikan (1868-1953)
原子中存在一定数量的电子，带负电。
化学原子学说
1803年 Dalton 化学反应中，原子不可分解，性质不变； 不同元素的原子不同，每种原子有确定原子量。 1811年 Avogadro 气体由分子组成，分子由原子组成。 同温同压的同体积气体含相同数目的分子。 1869年 Mendeleev 原子量大小 发现元素周期律，预 言新元素 现代原子学说 19世纪末 三大发现——X射线、放射性和电子
5
Z E
对Au，Z=78，取Eα=5MeV
10
4
理论上，
的几率小于 10 2000
而实验上却不小于 1/8000
Thomson原子模型
Rutherford核式模型
2 Ze 2 r 4 π R 3 r R 0 T模型 Fc 2 2 Ze rR 2 4 π 0 r 易穿过原子，只能发生小角度散射。
原子结构
古代原子学说
不可无限分割，存在最小的结构单元
B. C. 4世纪 德谟克利特（Democritus ） 原子（Atom） 组成物质的最小单元
“其小无内，谓之小一”
------- 惠子
可以无限分割，物质是连续的 一尺之棰，日取其半，万世不竭----------公孙龙 物质是连续的，可以无限地分割-------亚里士多德
2 2 2
2 0
பைடு நூலகம்
2
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2 0
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2 2
2Ze cosd 4 0
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2 0
1
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2Ze 2 R 4 0 R 2 v 1
P 1 2Ze 2 R 1 2 P 4 R v mv 0 0
Z 4 0 R 1 m v2 2
e2
Z 4 0 R E
2
e2
R ~1A
1.5 10
The Nobel Prize in Physics 1906
J. J. Thomson (1856-1940)
in recognition of the great merits of his theoretical and experimental investigations on the conduction of electricity by gases
原子是物质结构的一个层次，介于分子和原子核之间。 原子本身也是有结构的。 1911年 1913年 Rutherford 原子核式结构模型
Bohr
原子量子理论 解释氢光谱 成功解释原子现象
1924-1927 问题：
量子力学诞生 组分?
结构和相互作用? 内部运动?
卢瑟福核式模型
一、电子（electron）的发现 真空放电管中阴极射线在电场、磁场中的偏转 1894年，Stoney命名阴极射线粒子为电子 1897年，Thomson证实阴极射线由负电微粒组成