第二节原子的核式结构模型

三、原子的核式结构的提出
1、在原子中心有一个很小的核，叫原子核． 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空间绕着核旋转．
对α粒子散射实验现 象解释
α粒子穿过原子时， 电子对α粒子运动的影 响很小，影响α粒子运 动的主要是带正电的 原子核。
而绝大多数的α粒 子穿过原子时离核较 远，受到的库仑斥力 很小，运动方向几乎 没有改变，只有极少 数α粒子可能与核十分 接近，受到较大的库 仑斥力，才会发生大 角度的偏转 。
情况。
思考与讨论：
1、α粒子射入金箔时难免与电子碰 撞。试估计与电子的碰撞对α粒子速
度的影响。
2、按照汤姆孙枣糕原子模型，正 电荷均匀分布在整个原子球体内部。
请分析：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，最不可能沿什么方向前进。
卢瑟福根据他的导师汤姆生模型估 测实验结果：
3、1919年，卢瑟福做了用α粒子轰击氮核的 实验，从而发现了质子。
4、用粒子或γ射线轰击原子核来引起核反应 实现人工核反应，成为人们研究原子核和应用核 技术的重要手段。
• 桃李满天下
在卢瑟福的悉心培养下，他的学生和助手有多 人获得了诺贝尔奖金：
• 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
1925年当选为英国皇家学会主席。 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。
• 科学成就
1、他关于放射性的研究确立了放射性是发自 原子内部的变化。为开辟原子物理学做了开创性 的工作。
2、1909年起，卢瑟福根据a粒子散射试验现
象提出原子核式结构模型。把原子结构的研究引 上了正确的轨道，被誉为原子物理学之父。
C.α粒子电势能最小；
D.α粒子动量的变化率最小。
4、卢瑟福α粒子散射实验的结果
（ C）
A、证明了质子的存在
B、证明了原子核是由质子和中子组 成的
C、说明原子的全部正电荷和几乎全 部质量都集中在一个很小的核上
D、说明原子的电子只能在某些不连 续的轨道上运动
5、当α粒子被重核散射时， 如图所示的运动轨迹哪些是不 可能存在的（ BC ）
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：露
珠和体育场
原子
体育场
原子核
课堂练习
1. 卢瑟福对α粒子散射实验的解释是（ B）CD A. 使α粒子产生偏转的力主要是原子中电子对 α粒子的作用力； B. 使α粒子产生偏转的力主要是库仑力； C. 原子核很小，α粒子接近它的机会很少，所 以绝大多数的α粒子仍沿原来的方向前进； D. 能产生大角度偏转的α粒子是穿过原子时离 原子核近的α粒子。
3.实验分析
卢瑟福对于上述实验的结果感 到十分惊奇，他说：“它好比你 对一张纸发射炮弹，结果被反弹 回来而打到自己身上……”
思考：为什么会这样说？汤
姆逊枣糕原子模型能否解释这种 现象？
卢瑟福根据他的导师汤姆生模型计算的结果是：
电子质量很小，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，散射
1、电子质量很 小，对α 粒子的运 动方向不会发生明 显影响；
2、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．
2.α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、但少数α粒子发生了较大的偏 转，
3、有极少数α粒子的偏转超过了 90°，有的甚至几乎达到180°。
6、氢原子的核外电子质量为m，电量为 e， 在离核最近的轨道上运动，轨道半径为r，求： 1) 电子运动的动能； 2) 电子绕核转动的频率； 3) 电子绕核转动相当于环形电流的电流强度值.
解：(1)
mv2 r
=
k
q1q2 r2
= k e2 r2
∴ 1 mv2 = ke2
2
2r
(2) T = 2πr ∴ f = 1 = v = e
α粒子：带2个单位的 正电荷，质量是氢原子 卢瑟福 的4倍。
1.实验装置
放射源——放射性 元素钋（Po）放出α 粒子，α粒子 是 氦核，带2e正电荷， 质量是氢原子的4倍， 具有较大的动能。
金箔——作为靶子， 厚度1μm, 重叠了 3000层左右的 金原 子。
荧光屏——α粒子 打在上面发出闪光。
放大镜——通过显 微镜观察闪光，且 可360°转动观察不 同角度α粒子的到达
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。提出原子结构的核 式模型，为原子结构的研究做出很大的贡 献。
1898年，在汤姆孙的推荐下，担任加 拿大麦吉尔大学的物理教授。 1907年返回英国出任曼彻斯特大学的物理 系主任。
1919年接替退休的汤姆孙，担任卡文 迪许实验室主任。
四.原子核的电荷与尺度
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。
第十八章 原子结构
2
原子的核式结构模型
礼县二中 张 鹏
复习回顾：
十九世纪末，汤姆生通过实验得出阴极 射线是___高__速__电__子__流____。
进一步实验发现：不同的材料做阴极射 线实验，光电效应、β射线本质都是电子(研究 对象普遍化) 。由此可知:
结论：_电__子__是__原__子__的__组__成__部__分____。
思考：原子的组成情况是怎样的呢？
带负电的电子是原子的组成部分．原子 又是电中性的，因此推断出原子中还有带正 电的物质。
一、汤姆孙的原子模型
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， 而电子都象枣糕中的枣那样镶嵌在内。
“枣糕模型” 正电荷
电子
枣糕模型
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。
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。
角不超过零点几度，发生大角度偏转的几率几乎是 零．
实验结果却是有八千分之一的 粒子发生了大角度偏转 ！！！
实验结果与之前预测完全不一致， 所以原子结构模型必须重新构思!
思考：原子中的正电荷应如何分
布，才有可能造成α粒子的大角度偏转？ 为什么？
①绝大多数粒子基本不偏移： 表明：原子内部绝大部分是“空”的。 ②少数粒子发生较大偏转： 表明：原子内部有“核”存在。 ③极少数粒子被弹回： 表明：作用力很大，质量很大，电量集中。
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T 2πr 2π
k mr 3
(3) I = q = e = ev = e2 k t T 2πr 2π mr 3
欧内斯特·卢瑟福
1871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）。
2. 在α粒子散射实验中，如果一 个α粒子跟金箔中的电子相撞，则
( A) A.α粒C子的动能和动量几乎没有损失。
B.α粒子将损失部分动能和动量。
C.α粒子不会发生显著的偏转。
D.α粒子将发生较大角度的偏转。
3. 在α粒子散射实验中，当α粒 子最接近金核时（ ）A A.α粒子动能最小； B
B.α粒子受到的库仑力最大；