文档介绍：§ 原子的核式结构一、汤姆逊模型(静力学模型) “西瓜模型”或“葡萄干面包模型”,出现于1898年,1903、1907年进一步完善1、内容原子分两部分:①均匀带正电的原子球体;②带负电的电子,就像葡萄干一样嵌在原子球中间。电子在平衡位置上作简谐振动。2、根据①电子的发现及e/m的测定e/m=×1012C/kg1917年密立根才测出电子的电荷;②原子平常呈电中性;③原子可以辐射电磁波。3、汤姆逊的成就①确定了原子的基本成分;②定性解释了原子辐射;③可以用电子在“同心环”上的排列解释元素周期表。二、卢瑟福“核式结构模型”(动力学模型,行星模型)1、α粒子散射实验()1909年盖革和马斯顿实验结果:绝大多数α粒子能穿过金箔,且大多数只有2~3°的偏转。但有1/8000的α粒子偏转角大于90°(被反射回来),而且有接近180°的。这称为α粒子的大角散射。①正电荷作用 r=R时,最大作用力F=2e(Ze)/4πε0R2α粒子在原子附近度过的时间t=2R/vα粒子的能量为5MeV时,速度约为107m/s△p/p=(2FR/v)/mαv≈×10-4≈tgθ≈°这就是对入射α粒子,正电荷引起的α粒子的最大偏转。2、实验结果与汤姆逊模型的矛盾②负电荷(电子)作用∵me/mα=1/8000∴电子对α粒子的作用几乎完全可以忽略,即使是对头撞: △p/p≈2me/mα~1/4000~10-4 (电子在核外的运动速度约为107m/s)可以估计:产生90°偏转的几率约为10-3500<<实验值1/80004、区别汤姆逊模型卢瑟福模型正电荷均匀分布在整个原子体积内正电荷集中在占原子大小万分之一的小范围内3、卢瑟福模型原子中正电部分集中在一个很小的范围(核)内,电子在这个核外较大空间内运动。式中a,称之为库仑散射因子 b是瞄准距离,又称碰撞参数,即入射粒子与固定散射体无相互作用情况下的最小直线距离。θ是散射角。当θ=90°时,库仑散射因子a等于瞄准距离b的两倍。1、库仑散射公式三、卢瑟福散射公式+θbZ2evZ1errm粒子的散射轨道A、假定①只发生单次散射;②只有库仑相互作用;③核外电子的作用可以忽略;④靶核静止。B、推导用到牛顿第二定律、角动量守恒定律、能量守恒定律(参考杨福家《原子物理学》)可以看出,要得到大角度散射,必须在很小的范围内(b足够小)。这就是为什么汤姆逊模型不可能出现大角度散射,而卢瑟福模型却可能的原因。C、例:214Po放射出α粒子,,当它在金箔上散射时,可求出b与θ的关系:瞄准距离b/fm散射角θ10112°°°2、卢瑟福散射公式A、对某一个原子核瞄准距离在b到b+db之间的α粒子,经散射必向θ到θ-dθ之间的角度射出。凡通过下图中所示以b为内半径,b+db为外半径的那个环形面积的α粒子,必散射到角度在θ到θ-dθ之间的一个空心圆锥体之中。粒子打在这环上的可能性是多少呢?θθ-dθdθbb+db