原子的核式結(jié)構(gòu)模型

182原子的核式結(jié)構(gòu)模型

電子是原子的組成部分，由于電子是帶負(fù)電的，而原子又是中性的，因此推斷出原子中還有帶正電的物質(zhì)，幾乎占有原子的全部質(zhì)量。

me=9109×10-31ge=1602×10-19C

歷史回顧JJ湯姆孫，1857-1940，英國(guó)物理學(xué)家，電子的發(fā)現(xiàn)者。1906年獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。那么，這兩種物質(zhì)是怎樣構(gòu)成原子的呢？電子正電荷原子是一個(gè)球體，里面充滿了均勻分布的帶正電的流體，電子鑲嵌在正電荷液體中，就象棗點(diǎn)綴在一塊蛋糕里一樣，所以又被人們稱(chēng)為“棗糕模型”。一湯姆孫的原子模型

以湯姆孫為首的英國(guó)劍橋?qū)W派，在原子物理學(xué)上所取得的這些驚人成就，使歐洲大陸上的物理學(xué)家都拜倒在他們的腳下。他的學(xué)生盧瑟福也接受了湯姆孫的原子模型，1909年盧瑟福建議其學(xué)生兼助手蓋革和羅斯頓用α粒子轟擊金箔去驗(yàn)證湯姆孫原子模型。讓我們來(lái)認(rèn)識(shí)一下盧瑟福吧！歐內(nèi)斯特·盧瑟福

1871年8月30日生于新西蘭納爾遜的一個(gè)手工業(yè)工人家庭。并在新西蘭長(zhǎng)大。他進(jìn)入新西蘭的坎特伯雷學(xué)院學(xué)習(xí)。

23歲時(shí)獲得了三個(gè)學(xué)位（文學(xué)學(xué)士、文學(xué)碩士、理學(xué)學(xué)士）。1895年在新西蘭大學(xué)畢業(yè)后，獲得英國(guó)劍橋大學(xué)的獎(jiǎng)學(xué)金進(jìn)入卡文迪許實(shí)驗(yàn)室，成為湯姆孫的研究生。提出原子結(jié)構(gòu)的核式模型，為原子結(jié)構(gòu)的研究做出很大的貢獻(xiàn)。

1898年，在湯姆孫的推薦下，擔(dān)任加拿大麥吉爾大學(xué)的物理教授。

1907年返回英國(guó)出任曼徹斯特大學(xué)的物理系主任。

1919年接替退休的湯姆孫，擔(dān)任劍橋大學(xué)卡文迪許實(shí)驗(yàn)室主任。

1925年當(dāng)選為英國(guó)皇家學(xué)會(huì)主席。

1931年受封為納爾遜男爵。

1937年10月19日因病在劍橋逝世，與牛頓和法拉第并排安葬，享年66歲。前四任實(shí)驗(yàn)室主任：麥克斯韋、瑞利、湯姆孫、盧瑟福卡文迪許實(shí)驗(yàn)室科學(xué)成就1、他關(guān)于放射性的研究確立了放射性是發(fā)自原子內(nèi)部的變化。為開(kāi)辟原子物理學(xué)做了開(kāi)創(chuàng)性的工作。2、1909年起，盧瑟福根據(jù)α粒子散射試驗(yàn)現(xiàn)象提出原子核式結(jié)構(gòu)模型。把原子結(jié)構(gòu)的研究引上了正確的軌道，被譽(yù)為原子物理學(xué)之父。3、1919年，盧瑟福做了用α粒子轟擊氮核的實(shí)驗(yàn)，從而發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子。

4、用粒子或γ射線轟擊原子核來(lái)引起核反應(yīng)實(shí)現(xiàn)人工核反應(yīng)，成為人們研究原子核和應(yīng)用核技術(shù)的重要手段。桃李滿天下在盧瑟福的悉心培養(yǎng)下，他的學(xué)生和助手有12位獲得了諾貝爾獎(jiǎng)：1921年，他的助手索迪獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)；1922年，他的學(xué)生阿斯頓獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)；1922年，他的學(xué)生玻爾獲諾貝爾物理獎(jiǎng)；1927年，他的助手威爾遜獲諾貝爾物理獎(jiǎng)；1935年，他的學(xué)生查德威克獲諾貝爾物理獎(jiǎng)；1948年，他的助手布萊克特獲諾貝爾物理獎(jiǎng)；1951年，他的學(xué)生科克拉夫特和瓦耳頓，共同獲得諾貝爾物理獎(jiǎng)；1978年，他的學(xué)生卡皮茨獲諾貝爾物理獎(jiǎng)。

二α粒子散射實(shí)驗(yàn)1實(shí)驗(yàn)裝置放射源——放射性元素釙（,重疊了3000層左右的金原子。熒光屏——α粒子打在上面發(fā)出閃光。顯微鏡——通過(guò)顯微鏡觀察閃光，且可360°轉(zhuǎn)動(dòng)觀察不同角度α粒子的到達(dá)情況。二α粒子散射實(shí)驗(yàn)2實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象絕大多數(shù)α粒子穿過(guò)金箔后仍沿原來(lái)方向前進(jìn)，少數(shù)α粒子（約占8000分之一）發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)α粒子的偏轉(zhuǎn)超過(guò)了90°，有的甚至幾乎被撞了回來(lái)。二α粒子散射實(shí)驗(yàn)盧瑟福對(duì)于上述實(shí)驗(yàn)的結(jié)果感到十分驚奇，他說(shuō)：“這是我一生中從未有的最難以置信的事，它好比你對(duì)一張紙發(fā)射炮彈，結(jié)果被彈回來(lái)而打到自己身上……”3實(shí)驗(yàn)分析（1）粒子出現(xiàn)大角度散射有沒(méi)有可能是與電子碰撞后造成的？（2）按照棗糕模型，粒子出現(xiàn)大角度散射有沒(méi)有可能是原子中正電荷造成的？思考：為什么會(huì)這樣說(shuō)？湯姆孫棗糕原子模型能否解釋這種現(xiàn)象？盧瑟福根據(jù)他的導(dǎo)師湯姆生模型計(jì)算的結(jié)果：電子質(zhì)量很小，對(duì)α粒子的運(yùn)動(dòng)方向不會(huì)發(fā)生明顯影響；由于正電荷均勻分布，α粒子所受庫(kù)侖力也很小，散射角不超過(guò)零點(diǎn)幾度，發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)的概率幾乎是零．實(shí)驗(yàn)結(jié)果與之前預(yù)測(cè)完全不一致，所以原子結(jié)構(gòu)模型必須重新構(gòu)思!實(shí)驗(yàn)結(jié)果卻是有八千分之一的粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)?。?！盧瑟福思考1m厚的金箔內(nèi)含3000層原子層，絕大多數(shù)α粒子穿過(guò)金箔仍沿原方向前進(jìn)說(shuō)明什么？少數(shù)α粒子的大角度偏轉(zhuǎn)甚至反彈是怎么造成的？在原子的中心有一個(gè)很小的核，叫做原子核．原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里．帶負(fù)電的電子在核外空間繞著核旋轉(zhuǎn)．三原子的核式結(jié)構(gòu)的提出1原子的核式結(jié)構(gòu)模型α粒子穿過(guò)原子時(shí)，電子對(duì)α粒子運(yùn)動(dòng)的影響很小，影響α粒子運(yùn)動(dòng)的主要是帶正電的原子核。而絕大多數(shù)的α粒子穿過(guò)原子時(shí)離核較遠(yuǎn)，受到的庫(kù)侖斥力很小，運(yùn)動(dòng)方向幾乎沒(méi)有改變，只有極少數(shù)α粒子可能與核十分接近，受到較大的庫(kù)侖斥力，才會(huì)發(fā)生大角度的偏轉(zhuǎn)。2對(duì)α粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象解釋根據(jù)盧瑟福的原子核式模型和α粒子散射的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以推算出各種元素原子核的電荷Q，原子內(nèi)的電子數(shù)，還可以估計(jì)出原子核的大小。（1）原子的半徑約為10-10m、原子核半徑約是

10-15m，原子核的體積只占原子的體積的萬(wàn)億分之一。（2）原子核所帶正電荷數(shù)與核外電子數(shù)以及該元素在周期表內(nèi)的原子序數(shù)相等。四原子核的電荷與尺度

根據(jù)盧瑟福的原子結(jié)構(gòu)模型，原子內(nèi)部是十分“空曠”的，舉一個(gè)簡(jiǎn)單的例子：露珠和體育場(chǎng)體育場(chǎng)原子原子核盧瑟福有很多有趣的名言，反映了他對(duì)科學(xué)的獨(dú)特理解和幽默的語(yǔ)言

這是我一生中碰到的最不可思議的事情。就好像你用一顆15英寸大炮去轟擊一張紙而你竟被反彈回的炮彈擊中一樣。

很生動(dòng)地?cái)⑹隽藴愤d模型碰到的困難，即原子不可能是質(zhì)量均勻分布大小為1埃的球。不要讓我看到任何人在我們物理系里談?wù)撚钪妗?/p>

反映了盧瑟福反對(duì)空談，強(qiáng)調(diào)實(shí)際的工作態(tài)度

但具有諷刺意味的是正是盧瑟福開(kāi)創(chuàng)的量子物理開(kāi)啟了談?wù)撚钪娴拇箝T(mén)，在今天的物理系里，宇宙論是標(biāo)準(zhǔn)的話題而非離經(jīng)叛道。如果你的實(shí)驗(yàn)結(jié)果需要一個(gè)統(tǒng)計(jì)員，那你就需要重新設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)了，好的實(shí)驗(yàn)應(yīng)當(dāng)是明晰，清楚的。不過(guò)今天大型實(shí)驗(yàn)所獲得的數(shù)據(jù)不但需要統(tǒng)計(jì)員，還需要大型計(jì)算機(jī)的幫助。

1、有個(gè)外號(hào)叫“鱷魚(yú)”盧瑟福從小家境貧寒，通過(guò)自己的刻苦努力，這個(gè)窮孩子才能完成了他的學(xué)業(yè)。這段艱苦求學(xué)的經(jīng)歷培養(yǎng)了盧瑟福一種認(rèn)準(zhǔn)了目標(biāo)就百折不回勇往直前的精神。后來(lái)學(xué)生為他起了一個(gè)外號(hào)——鱷魚(yú)，并把鄂魚(yú)徽章裝飾在他的實(shí)驗(yàn)室門(mén)口。因?yàn)轺{從不回頭，他張開(kāi)吞食一切的大口，不斷前進(jìn)。

個(gè)人軼事2、搖身一變成為“化學(xué)家”

1908年，盧瑟福獲得該年度的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，他對(duì)自己不是獲得物理學(xué)獎(jiǎng)感到有些意外，他風(fēng)趣地說(shuō)：“我竟搖身一變，成為一位化學(xué)家了。”“這是我一生中絕妙的一次玩笑！”

3、杰出的學(xué)科帶頭人盧瑟福還是一位杰出的學(xué)科帶頭人，被譽(yù)為“從來(lái)沒(méi)有樹(shù)立過(guò)一個(gè)敵人，也從來(lái)沒(méi)有失去一位朋友”的人。在他的助手和學(xué)生中，先后榮獲諾貝爾獎(jiǎng)的竟多達(dá)12人。

1912年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的獲得者玻爾曾深情地稱(chēng)盧瑟福是“我的第二個(gè)父親”。4、是我制造了波浪盧瑟福屬于那種“性格極為外露”的人，他總是給那些見(jiàn)過(guò)他的人留下深刻的印象。他個(gè)子很高，聲音洪亮，精力充沛，信心十足，并且極不謙虛。當(dāng)他的同事評(píng)論他有不可思議的能力并總是處在科學(xué)研究的“浪尖”上時(shí)，他迅速回答道：“說(shuō)的很對(duì)，為什么不這樣？不管怎么說(shuō)，是我制造了波浪，難道不是嗎？”幾乎所有的科學(xué)家都同意這一評(píng)價(jià)。

1α粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置、現(xiàn)象、意義2．盧瑟福原子核式結(jié)構(gòu)模型3．原子核與原子大小的數(shù)量級(jí)課堂小結(jié)1、在用α粒子轟擊金箔的實(shí)驗(yàn)中，盧瑟福觀察到的α粒子的運(yùn)動(dòng)情況是（）

A、全部α粒子穿過(guò)金屬箔后仍按原來(lái)的方向前進(jìn)

B、絕大多數(shù)α粒子穿過(guò)金屬箔后仍按原來(lái)的方向前進(jìn)，少數(shù)發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)甚至被彈回

C、少數(shù)α粒子穿過(guò)金屬箔后仍按原來(lái)的方向前進(jìn)，絕大多數(shù)發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)，甚至被彈回

D、全部α粒子都發(fā)生很大偏轉(zhuǎn)B課堂練習(xí)2、盧瑟福α粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果（）A、證明了質(zhì)子的存在B、證明了原子核是由質(zhì)子和中子組成的C、說(shuō)明原子