原子核式模型okPPT课件
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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。
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课件
原子复杂结构的发现过程
都从物体中击出电子来 原子 (中性) 电子(一) 正电荷? 设想?
汤姆生原子模型
1、公元 前五世纪
希腊哲学家提出 物质是由不可分 割的微粒（叫原 子）组成。
2、100多 年前
化学反应中原子的种类和数 目不变，化学上倍比定律的 发现等证实了物质的原子性 结构，认为原子是不可再分 的、物质是由原子组成的。
子散射实验 卢瑟福 著名的 粒子散射实验
正电荷在原子内 部均匀分布， α 粒子穿过原子时， 由于粒子两侧正 电荷对它的斥力 大部分互相抵消， 使α粒子偏转的 力不会很大。
”
带负电的电子在核外空间绕 着核旋转．
原子的全部正电荷和几乎全 部质量都集中在原子核里．
在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核．
202X
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18.2《原子的核式 结构模型》
单击此处添加正文，文字是您思想的提炼，请言简意赅地阐述您的观点。
❖ 1、知识与技能 ❖ （1）了解原子结构模型建立的历史过程及各种模型建立的依据； ❖ （2）知道粒子散射实验的实验方法和实验现象，及原子核式结
构模型的主要内容。 ❖ 2、过程与方法 ❖ （1）通过对粒子散射实验结果的讨论与交流，培养学生对现象
阴极射线应用
电子示波器中的示波管、电视 的显像管、电子显微镜等都是 利用阴极射线在电磁场作用下 偏转、聚焦以及能使被照射的 某些物质,如硫化锌发荧光的 性质工作的.高速的阴极射线 打在某些金属靶极上能产生X 射线，可用于研究物质的晶体 结构。阴极射线还可直接用于 切割、熔化、焊接等。
1
在19世纪末年，物理学有三 项重大的实验发现，这就是X 射线、放射性和电子。电子的 发现具有更伟大的意义，因为 这一事件使人们认识到自然界 还有比原子更小的实物。电子 的发现打开了通向原子物理学 的大门 ,人们开始研究原子的 结构 .
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。
原子的核式结构模型课件
6、卢瑟福原子核式构造理论旳主要内容有
（ ACD）
A、原子旳中心有个核，叫做原子核
B、原子旳正负电荷都均匀分布在整个原子中
C、原子旳全部正电荷和几乎全部质量都集中 在原子核里
D、带负电旳电子在核外绕核旋转
7、（97全国）在卢瑟福旳 粒子散射试验中， 有少数粒子发生大角度偏转，其原因是（ A）
A、原子旳正电荷和绝大部分质量集中在一种很 小旳核上 B、正电荷在原子中是均匀分布旳 C、原子中存在着带负电旳电子 D、原子只能处于一系列不连续旳能量状态中
2．卢瑟福原子核式构造模型 3．原子核与原子大小旳数量级
你掌握了吗？
课堂练习：
• 1、提出原子核式构造模型旳科学家是（ C）
A、汤姆孙 B、法拉第 C、卢瑟福 D、奥斯特
2.在用α粒子轰击金箔旳试验中，卢瑟福观察到旳α 粒子旳运动情况是（ B）
A、全部α粒子穿过金属箔后仍按原来旳方向迈 进
B、绝大多数α粒子穿过金属箔后仍按原来旳方 向迈进，少数发生较大偏转，极少数甚至被弹回
18.2原子旳核式构造模型
历史回忆
电子是原子旳构成部 分，因为电子是带负 电旳，而原子又是中 性旳，所以推断出原 子中还有带正电旳物 质，几乎占有原子旳 全部质量。 me=9.109×10-31Kg e=1.602×10-19C
思索：那么，这两 J.J.汤姆孙，1857-1940，种物质是怎样构成 英国物理学家，电子 原子旳呢？ 旳发觉者。
从经典物理学旳角度看，汤姆孙旳模型是很成功旳。 解释原子是电中性旳，电子在原子里是怎样分布旳，解释 原子为何会发光，能估计出原子旳大小约为一亿分之一厘 米。
以汤姆孙为首旳英国剑桥学派，在原 子物理学上所取得旳这些惊人成就， 使欧洲大陆上旳物理学家都拜倒在他 们旳脚下。他旳学生卢瑟福也接受了 汤姆孙旳原子模型，1923年卢瑟福提
原子的核式结构模型ppt课件
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(2)估算原子核的尺度 核半径 10-15 ---- 10-14 m 原子半径 10-10 m
练习1.在α粒子散射实验中,哪些运动轨 迹是不可能存在的?
练习2.关于卢瑟福原子核式结构学说的内
容，下述正确的是：（
）
A.原子是一个质量均匀分布的球体； B.原子的质量全部集中在原子核内； C.原子的正电荷全部集中在一个很小的核内； D.原子核的半径约为10 -10 m。
达到1800
思考：
① 1微米厚的金箔内含3000层原子 层，绝大多数α粒子穿过金箔仍 沿原方向前进说明什么？
② 少数α粒子的大角度偏转甚至反 弹是怎么造成的？
(3)卢瑟福的核式结构模型
原子中带正电部分的体积很小,但几乎占有 全部质量,电子在正电体的外面运动.
3.原子核的电荷与尺度
(1).确定各种元素原子核的电荷
“详写内容……点击输入本栏的具体文字，
简明扼要的说明分项内容，此为概念图
解，请根据具体内容酌情修改。
25%
”
添加标题
此处添加详细文本描述，建议与标题相关并符合整体语言风 格，语言描述尽量简洁生动。
55%
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(2)估算原子核的尺度 核半径 10-15 ---- 10-14 m 原子半径 10-10 m
练习1.在α粒子散射实验中,哪些运动轨 迹是不可能存在的?
练习2.关于卢瑟福原子核式结构学说的内
容，下述正确的是：（
）
A.原子是一个质量均匀分布的球体； B.原子的质量全部集中在原子核内； C.原子的正电荷全部集中在一个很小的核内； D.原子核的半径约为10 -10 m。
达到1800
思考：
① 1微米厚的金箔内含3000层原子 层，绝大多数α粒子穿过金箔仍 沿原方向前进说明什么？
② 少数α粒子的大角度偏转甚至反 弹是怎么造成的？
(3)卢瑟福的核式结构模型
原子中带正电部分的体积很小,但几乎占有 全部质量,电子在正电体的外面运动.
3.原子核的电荷与尺度
(1).确定各种元素原子核的电荷
“详写内容……点击输入本栏的具体文字，
简明扼要的说明分项内容，此为概念图
解，请根据具体内容酌情修改。
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第三课 原子的核式结构模型 (课件)(共51张PPT) 高二物理(人教版2023选择性必修第三册)
第三课原子的核式结构模型（课件）(共51张PPT) 高二物理（人教版2023选择性必修第三册）(共51张PPT)§4.3 原子的核式结构模型卢瑟福每种化学元素都有它对应的原子…原子是最微小的不可分割的实心球体…道尔顿世间万物是由原子构成的…原子是一种最后的不可分割的物质微粒…德谟克利特科学家在研究稀薄气体放电时发现，当玻璃管内的气体足够稀薄时，阴极就发出一种射线。
它能使对着阴极的玻璃管壁发出荧光，这种射线的本质是什么呢？新课导入这种射线称为阴极射线（cathode ray）。
对这种射线本质的认识有两种观点：一种观点认为，它是一种电磁辐射；另一种观点认为，它是带电微粒。
如何用实验判断哪一种观点正确呢？1876年，另一位德国物理学家戈德斯坦认为管壁上的荧光是由于玻璃受到阴极发出的某种射线的撞击而引起的，并把这种射线命名为阴极射线。
那么阴极射线到底是什么呢？阴极射线19世纪，对阴极射线本质的认识有两种观点一种观点认为阴极射线像X射线一样是电磁辐射代表人物赫兹另一种观点认为阴极射线是带电微粒代表人物汤姆孙赫兹德国汤姆孙英国阴极射线的本质如果是你，你将设计怎样的实验，来探究阴极射线的本质是电磁波还是带电粒子流？让阴极射线沿垂直场的方向通过电场或磁场，观察它是否偏转①如果阴极射线发生了偏转，那么阴极射线就是在电场力或洛伦兹力的作用下偏转的，说明阴极射线的本质是带电粒子流。
②如果阴极射线没有发生偏转，表示阴极射线不带电，说明阴极射线的本质是电磁波阴极射线的本质阴极射线的本质J.J.汤姆孙对阴极射线进行了一系列的实验研究。
他确认阴极射线是带电的粒子。
自1890年起开始研究。
小孔AB：使由C发出的粒子形成一束细细的射线带有标尺的荧光屏平行的金属板之间夹有电场阴极C：发出带电粒子通过射线产生的荧光的位置，可以研究射线的径迹汤姆孙的气体放电管示意图汤姆孙的气体放电管一、阴极射线1.实验装置：真空玻璃管、阴极、阳极和感应圈.在金属板D1D2之间未加电场时，射线不偏转，射在P1点。
原子的核式结构模型(高中物理教学课件)完整版
电子的发现是物理学史上的重要事Байду номын сангаас。人们由此认识 到原子不是组成物质的最小微粒，原子本身也有结构。
二.原子的核式结构模型
1.枣糕模型：J.J.汤姆孙本人于1898 年提出了一种 模型。他认为，原子是一个球体，正电荷弥漫性 地均匀分布在整个球体内，电子镶嵌其中。有人 形象地把他的这个模型称为“西瓜模型”或“枣 糕模型”。
中发射出来的快速运动的粒子，质量为氢原子质量的4倍、 电子质量的7300倍。统计散射到各个方向的α粒子所占的 比例，可以推知原子中电荷的分布情况。除了金箔，当 时的实验还用了其他重金属箔，例如铂箔。现在我们知 道α粒子就是氦原子核。
二.原子的核式结构模型
3.实验现象： ①绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的 方向前进 ②少数粒子（约占1/8000）发生了大角度偏转 ③极少数偏转的角度甚至大于90度，甚至反弹
mv
B
qB
联立求得比荷：q m
E B2R
一.电子的发现
4.电子的发现：1897年，J.J.汤姆孙发现电子
1897年，J.J.汤姆孙根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况断 定，它的本质是带负电的粒子流，并求出了这种粒子的比荷。
他进一步发现，用不同材料的阴极做实验，所得比荷的数值都 是相同的。这说明不同物质都能发射这种带电粒子，它是构成各 种物质的共有成分。
03.原子的核式结构模型
这种从阴极发射出来的射线称为 阴极射线。
对这种射线本质的认识有两种观 点：一种观点认为，它是一种电 磁辐射；另一种观点认为，它是 带电微粒。
一.电子的发现
1.电子的发现：英国物理学家J. J. 汤姆孙认为阴 极射线是带电粒子流。为了证实这一点，从1890 年起他和他的助手进行了一系列实验研究。于 1897年，发现电子。
二.原子的核式结构模型
1.枣糕模型：J.J.汤姆孙本人于1898 年提出了一种 模型。他认为，原子是一个球体，正电荷弥漫性 地均匀分布在整个球体内，电子镶嵌其中。有人 形象地把他的这个模型称为“西瓜模型”或“枣 糕模型”。
中发射出来的快速运动的粒子，质量为氢原子质量的4倍、 电子质量的7300倍。统计散射到各个方向的α粒子所占的 比例，可以推知原子中电荷的分布情况。除了金箔，当 时的实验还用了其他重金属箔，例如铂箔。现在我们知 道α粒子就是氦原子核。
二.原子的核式结构模型
3.实验现象： ①绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的 方向前进 ②少数粒子（约占1/8000）发生了大角度偏转 ③极少数偏转的角度甚至大于90度，甚至反弹
mv
B
qB
联立求得比荷：q m
E B2R
一.电子的发现
4.电子的发现：1897年，J.J.汤姆孙发现电子
1897年，J.J.汤姆孙根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况断 定，它的本质是带负电的粒子流，并求出了这种粒子的比荷。
他进一步发现，用不同材料的阴极做实验，所得比荷的数值都 是相同的。这说明不同物质都能发射这种带电粒子，它是构成各 种物质的共有成分。
03.原子的核式结构模型
这种从阴极发射出来的射线称为 阴极射线。
对这种射线本质的认识有两种观 点：一种观点认为，它是一种电 磁辐射；另一种观点认为，它是 带电微粒。
一.电子的发现
1.电子的发现：英国物理学家J. J. 汤姆孙认为阴 极射线是带电粒子流。为了证实这一点，从1890 年起他和他的助手进行了一系列实验研究。于 1897年，发现电子。
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 课件
二、α粒子散射实验
卢
瑟
福
著名的 粒子散射实验装置
真空 放射源
ห้องสมุดไป่ตู้金箔
可转动的带 有荧光屏的 放大镜
二、α粒子散射实验
著名的 粒子散射实验装置
真空 放射源
金箔
可转动的带 有荧光屏的 放大镜
作用：
统计散射到各个方向的α粒子所占的比例， 可以推知原子中正负电荷的分布情况
二、α粒子散射实验
思考和讨论：
根据汤姆孙原子模型，α 粒 子可能的前进方向？
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：
10-10m 原子
体育场
原子核 10-15m
卢瑟福本人是一位伟大的物理学家，这是无需置疑的。但他同时 更是一位伟大的物理导师。
尼尔斯·玻尔：1922年诺贝尔物理奖得主，量子论的奠基人和象 征。在曼彻斯特跟随过卢瑟福。
保罗·狄拉克：量子论的创始人之一，1933年诺贝尔物理奖得主。 狄拉克获奖的时候才31岁，他对卢瑟福说他不想领这个奖，因为 他讨厌在公众中的名声。卢瑟福劝道，如果不领奖的话，那么这 个名声可就更响了。
汤姆生的原子模型
枣糕模型
汤姆生的原子模型： 原子是一个球体；正 电荷弥漫性地均匀分 布在整个球内，而电 子都象枣子那样镶嵌 在原子里面．
正电荷
这个模型不
久就被实验事
电子
实否定了
一、勒纳德电子束实验：
使电子束射到金属膜上
现象： 较高速度的电子束很容易穿透原子
推断： 原子不是一个实心球体
矛盾： 与汤姆孙的原子模型（实心）不符
原子中带正电部分的体积很小，但几 乎占有全部的质量——原子核，电子 在原子核的外面运动。
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e 1.61019 c me 1 1836氢原子质量
11
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
12
The Nobel Prize in Physics 1906
8
1897年，剑桥大学，卡文迪许实验室， J.J.Thomson
测得阴极射线速度比光速小2个数量级 测出了阴极射线的荷质比：e/me，注意
到（e/me）>1000（eH/mH），阴极射线 不是离子束。
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
Sir Joseph Thomon
1856-1940 1897年发现电子
9
B + P1 A
P
l
O
E - P2
L
阴极射线实验装置示意图
e Eh 7.6107 C / kg m LlB2
h
eE 2m
(l vx
)2
L
l vx
/
2
vy
eE 2m
(l vx
)2
L
l vx
/
2
eE m
l vx
eE Ll
m vx2
10
1899年，Thomson利用云雾室测量 e 和 me
闪烁计数器
α粒子源
E. Rutherford (1871-1937)
化学奖
Geiger计数器
俯视图
16
Thomson模型大于90度角散射概率估算
P
R
P
P mv
0
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
1 2eZe F
4 R2 0
P Ft 1 2Ze2 R
J. J. Thomson (1856-1940)
in recognition of the great merits of his theoretical and experimental investigations on the conduction of electricity by gases
2
原子是物质结构的一个层次
固态，液态，气态，等离子态
分子，离子，原子集团
电子，原子核（质子、中子）
基本粒子
3
古代物质结构观
古代原子学说
➢不可无限分割，存在最小的结构单元 “端，体之无序最前者也。”——《墨子》。 序：次序、大小；最前：最初始的。 端是物质的最小结构单元。 ατομα ，希腊文“不可分割的”——德谟克利特。 atom，旧译“莫破”，即原子。
7
卢瑟福核式模型
一. 电子的发现
电子的发现并不是偶然的，在此之前已有丰富的积累。
1833年，法拉第（M.Faraday）提出电解定律，1mol 任何原子的单价离子永远带有相同的电量-即法拉第常数。 1859年，普吕克发现了阴极射线，发现真空放电管中 阴极射线在电场、磁场中的偏转
1874年，斯托尼（G.T.Stoney）指出原子所带电荷为 一个电荷的整数倍，斯托尼提出，用“电子”来命名这 个电荷的最小单位。 1897年，汤姆逊（J.J.Thomson）通过阴极射线管中 电子荷质比的测量，确定了电子的存在。
原子物理学
主要参考书
一、徐克尊等（中国科大），《近代物理学》 二、杨福家（《原子物理学》，上海科学技术出版
社 《原子物理学》，高等教育出版社
1
课程内容纲要
1、Rutherford模型 2、Bohr原子模型 3、量子力学初步 4、电子的自旋，原子的能级与光谱的精细结构 5、核外电子的壳层结构 6、X射线
原子是最小的实体，万物由原子和虚空组成，原子不可分不可变。 原子是带钩和角的，相互之间靠机械的嵌合结合
➢ 可以无限分割，物质是连续的 一尺之棰，日取其半，万世不竭----------庄子 物质是连续的，可以无限地分割-------亚里士多德
4
近代原子观的建立
起始于对物质化学性质的研究
1807年，John Dalton (1766–1844) （英）：倍比定律，提出原子论。 1811年，Amedeo Avogadro (1776–1856)（意）： 分子理论。 1869年，Менделеев（俄）：元素周期律。
5
原子物理时代的序曲
X射线的发现：1895年 放射性的发现：1896年 电子的发现：1897年 放射性元素镭、钋的发现：1898年
6
现代原子学说
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 Rutherford 原子核式结构模型 1913年 Bohr 原子量子理论 解释氢光谱 1924-1927 量子力学诞生 比以前更好地解释了原子现象
The Nobel Prize in Physics 1923
for his work on the elementary charge of electricity
and on the photoelectric effect
R. Millikan
(1868-1953)
13
原子中存在一定数量的电子，带负电。 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和运动的呢？
14
பைடு நூலகம்
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：原子中带正电荷的部分均 匀分布在整个原子空间,电子镶嵌在其中。葡萄干布丁模
型或西瓜模型 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 功的。
4 0 R2 v
F 1 2eZe(r3 / R3 )
4 0
r2
P
P0
17
P P0
1
4 0
2 Ze 2 R2
Thomson模型的失败：与α粒子散射实验结果不符合。 15
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”
铂箔 抽气管
粒子源 真空室 散射箔
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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
12
The Nobel Prize in Physics 1906
8
1897年，剑桥大学，卡文迪许实验室， J.J.Thomson
测得阴极射线速度比光速小2个数量级 测出了阴极射线的荷质比：e/me，注意
到（e/me）>1000（eH/mH），阴极射线 不是离子束。
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
Sir Joseph Thomon
1856-1940 1897年发现电子
9
B + P1 A
P
l
O
E - P2
L
阴极射线实验装置示意图
e Eh 7.6107 C / kg m LlB2
h
eE 2m
(l vx
)2
L
l vx
/
2
vy
eE 2m
(l vx
)2
L
l vx
/
2
eE m
l vx
eE Ll
m vx2
10
1899年，Thomson利用云雾室测量 e 和 me
闪烁计数器
α粒子源
E. Rutherford (1871-1937)
化学奖
Geiger计数器
俯视图
16
Thomson模型大于90度角散射概率估算
P
R
P
P mv
0
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
1 2eZe F
4 R2 0
P Ft 1 2Ze2 R
J. J. Thomson (1856-1940)
in recognition of the great merits of his theoretical and experimental investigations on the conduction of electricity by gases
2
原子是物质结构的一个层次
固态，液态，气态，等离子态
分子，离子，原子集团
电子，原子核（质子、中子）
基本粒子
3
古代物质结构观
古代原子学说
➢不可无限分割，存在最小的结构单元 “端，体之无序最前者也。”——《墨子》。 序：次序、大小；最前：最初始的。 端是物质的最小结构单元。 ατομα ，希腊文“不可分割的”——德谟克利特。 atom，旧译“莫破”，即原子。
7
卢瑟福核式模型
一. 电子的发现
电子的发现并不是偶然的，在此之前已有丰富的积累。
1833年，法拉第（M.Faraday）提出电解定律，1mol 任何原子的单价离子永远带有相同的电量-即法拉第常数。 1859年，普吕克发现了阴极射线，发现真空放电管中 阴极射线在电场、磁场中的偏转
1874年，斯托尼（G.T.Stoney）指出原子所带电荷为 一个电荷的整数倍，斯托尼提出，用“电子”来命名这 个电荷的最小单位。 1897年，汤姆逊（J.J.Thomson）通过阴极射线管中 电子荷质比的测量，确定了电子的存在。
原子物理学
主要参考书
一、徐克尊等（中国科大），《近代物理学》 二、杨福家（《原子物理学》，上海科学技术出版
社 《原子物理学》，高等教育出版社
1
课程内容纲要
1、Rutherford模型 2、Bohr原子模型 3、量子力学初步 4、电子的自旋，原子的能级与光谱的精细结构 5、核外电子的壳层结构 6、X射线
原子是最小的实体，万物由原子和虚空组成，原子不可分不可变。 原子是带钩和角的，相互之间靠机械的嵌合结合
➢ 可以无限分割，物质是连续的 一尺之棰，日取其半，万世不竭----------庄子 物质是连续的，可以无限地分割-------亚里士多德
4
近代原子观的建立
起始于对物质化学性质的研究
1807年，John Dalton (1766–1844) （英）：倍比定律，提出原子论。 1811年，Amedeo Avogadro (1776–1856)（意）： 分子理论。 1869年，Менделеев（俄）：元素周期律。
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原子物理时代的序曲
X射线的发现：1895年 放射性的发现：1896年 电子的发现：1897年 放射性元素镭、钋的发现：1898年
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现代原子学说
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 Rutherford 原子核式结构模型 1913年 Bohr 原子量子理论 解释氢光谱 1924-1927 量子力学诞生 比以前更好地解释了原子现象
The Nobel Prize in Physics 1923
for his work on the elementary charge of electricity
and on the photoelectric effect
R. Millikan
(1868-1953)
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原子中存在一定数量的电子，带负电。 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和运动的呢？
14
பைடு நூலகம்
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：原子中带正电荷的部分均 匀分布在整个原子空间,电子镶嵌在其中。葡萄干布丁模
型或西瓜模型 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 功的。
4 0 R2 v
F 1 2eZe(r3 / R3 )
4 0
r2
P
P0
17
P P0
1
4 0
2 Ze 2 R2
Thomson模型的失败：与α粒子散射实验结果不符合。 15
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”
铂箔 抽气管
粒子源 真空室 散射箔