原子物理cap1卢瑟福模型

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1、第一章：原子的位形：卢斯福模型§1背景知识§2卢斯福模型的提出§3卢斯福散射公式§4卢斯福公式的实验验证§5行星模型的意义及困难“原子”一词来自希腊文，意思是“不可分割的”。在公元前4世纪，古希腊哲学家德漠克利特(Democritus)提出这一概念，并把它看作物质的最小单元。在十九世纪，人们在大量的实验中认识了一些定律，如：定比定律：元素按一定的物质比相互化合。倍比定律：若两种元素能生成几种化合物，则在这些化合物中，与一定质量的甲元素化合的乙元素的质量，互成简单整数比。在此基础上，1893年道尔顿（J.Dalton）提出了他的原子学说，他认为1.一定质量的某种

2、元素，由极大数目的该元素的原子所构成；2.每种元素的原子，都具有相同的质量，不同元素的原子，质量也不相同；3.两种可以化合的元素，它们的原子可能按几种不同的比率化合成几种化合物的分子。第一节：背景知识Next原子电子关于卢斯福根据道尔顿的原子学说，我们可以对简单的无机化学中的化合物的生成给予定量的解释，反过来，许多实验也证实了原子学说；并且人们发现气态物质参与的化学反应时的元素的重量与体积也遵循上述规律。盖·吕萨克定律告诉我们，在每一种生成或分解的气体中，组分和化合物气体的体积彼此之间具有简单的整数比，与前述规律进行对比，我们可以得到这样的结论：气体的体积与其

3、中所含的粒子数目有关。阿伏伽德罗定律告诉我们，同温同压下，相同体积的不同气体含有相等数目的分子。当原子学说逐渐被人们接受以后，人们又面临着新的问题：原子有多大？原子的内部有什么？原子是最小的粒子吗？........在学习这门课的时候；一部分问题的谜底会逐渐揭开，现在我们来粗略地估计一下原子的大小。第一节：背景知识NextBack原子电子关于卢斯福第一节：背景知识Back假设某固体元素的原子是球状的，半径为r米，原子之间是紧密地堆积在一 起的。若该元素的原子量为A，那么1mol该原子的质量为A，若这种原子的质量 密度为,那么A克原子的总体积为，一个原子占的有体积

4、为，即所以原子的半径，依此可以算出不同原子的半径，如下表所示：元素原子量质量密度原子半径Li70.70.16Al272.70.16Cu638.90.14S322.070.18Pb20711.340.19原子电子关于卢斯福电子的发现并不是偶然的，在此之前已有丰富的积累。1811年，阿伏伽德罗（A.Avogadno）定律问世，提出1mol任何原子的数目都是个。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，1874年，斯迪尼（G.T.Stoney）综合上述两个定律，指出原子所带电荷为一个电荷的整数倍

5、，这个电荷是斯迪尼提出，用“电子”来命名这个电荷的最小单位。但实际上确认电子的存在，却是20多年后汤姆逊（J.J.Thomson）的工作；1897年，汤姆逊（J.J.Thomson）发现电子：通过阴极射线管中电子荷质比的测量，汤姆逊（J.J.Thomson）预言了电子的存在。第一节：背景知识原子电子关于卢斯福卢瑟福1871年8月30日生于新西兰的纳尔逊，毕业于新西兰大学和剑桥大学。1898年到加拿大任马克歧尔大学物理学教授，达9年之久，这期间他在放射性方面的研究，贡献极多。1907年，任曼彻斯特大学物理学教授。1908年因对放射化学的研究荣获诺贝尔化学奖。19

6、19年任剑桥大学教授，并任卡文迪许实验室主任。1931年英王授予他勋爵的桂冠。1937年10月19日逝世。第一节：背景知识原子电子关于卢斯福第二节：卢斯福模型的提出Thomson模型α散射实验Thomson模型的失败在汤姆逊(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在当时看来较为合理的模型.即原子中带正电部分均匀分布在原子体内,电子镶嵌在其中，人们称之为"葡萄干面包模型".为了检验汤姆逊(Thomson)模型是否正确,卢瑟福(Rutherford)于1909年设计了α粒子散射实验,实验中观察到大多数粒子穿过金箔后发生约一度的偏转.但有

7、少数α粒子偏转角度很大,超过90度以上,甚至达到180度.对于α粒子发生大角度散射的事实,无法用汤姆逊(Thomoson)模型加以解释.除非原子中正电荷集中在很小的体积内时，排斥力才会大到使α粒子发生大角度散射,在此基础上,卢瑟福(Rutherford)提出了原子的核式模型.Rutherford模型的提出汤姆逊(Thomson)模型认为,原子中正电荷均匀分布在原子球体内，电子镶嵌在其中。原子如同西瓜，瓜瓤好比正电荷，电子如同瓜籽分布在其中。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。因而可以发

8、出不同频率的光，而且各层电子绕球心转动