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1、第一章：原子的位形：卢瑟福模型第一节背景知识第二节卢瑟福模型的提出第三节卢斯福散射公式第四节卢斯福公式的实验验证第五节行星模型的意义及困难第一节背景知识——原子第一章：原子的位形：卢斯福模型1803年道尔顿提出了他的原子学说，他认为:1.一定质量的某种元素，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。http://physics.nist.gov/constants阿伏伽德罗(AmedoeAvo一gadro,1776~1856
2、)是意大利物理学家，1881年,他在一篇重要的论文中提出:“气态物质的体积和组成气态物质的简单分子或复合分子的数目之间存在着非常简单的关系.把它们联系起来的第一个、甚至是唯一容许的假说是,在相同的体积中,所有气体的数目相等·……”背景知识-阿伏加德罗阿伏伽德罗（A.Avogadno）定律：1mol任何原子的数目都是个常数，正式定义为：12克12C原子所包含的原子数。目前测量值为：NA=6.022140857(14)x1023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
3、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——原子第一章：原子的位形：卢斯福模型不同原子的半径第一节背景知识——原子第一章：原子的位形：卢斯福模型1molX元素的质量为A克；数目为NA第一章：原子的位形：卢斯福模型第一节背景知识——电子1897，汤姆孙阴极射线实验：实验测量荷质比e/mme=9.10938356(11)e(-31)kg电子是在1897年由剑桥大学卡文迪许实验室的约瑟夫·约翰·汤姆森在研究阴极射线时发现的。e=1.602176208(98)e(-19)C第一节背景知识——电子第一章：原子的位形：卢斯福模型1833,
4、法拉第电解定律：（1）第一定律：在电解过程中，电极上发生的化学反应质量m与所通过的电量Q成正比。（2）第二定律：F为法拉第常数，代表1mol任何单价原子的带电量，，电解实验可测量；NA摩尔数。密立根油滴实验M为该物质的摩尔质量，n为化合价。第一节背景知识——质子、中子中子：不带电荷，具有质量mn=1.674927471(21)e(-27)kg质子的电荷数值与电子相同，但极性相反。mp=1.674927471(21)e(-27)kg存在电子如何分布(结构）？第二节卢瑟福模型的提出_汤姆孙模型的定性描述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
5、之为"葡萄干面包模型".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。因而可以发出不同频率的光，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。汤姆孙的“西瓜”模型第一章：原子的位形：卢斯福模型卢瑟福α离子散射实验α离子：带两个正电荷的氦核,金（aurum）实验装置如上图所示。放射源R中发出一细束α粒子，直射到金属箔上以后，由于各α粒子所受金属箔中原子的作用不同，所以沿着不同的方向散射。荧光屏S及放大镜M可以沿着以F为中心的圆弧移动。
6、当S和M对准某一方向上,通过F而在这个方向散射的α粒子就射到S上而产生闪光，用放大镜M观察闪光，就能记录下单位时间内在这个方向散射的α粒子数。从而可以研究α粒子通过金属箔后按不同的散射角θ的分布情况。第一章：原子的位形：卢斯福模型卢瑟福模型的提出_定量描述α粒子散射实验观察到：被散射的粒子大部分分布在小角度区域，但是大约有1/8000的粒子散射角θ>90度，甚至达到180度,发生背反射。α粒子发生这么大角度的散射，说明它受到的力很大。定性描述：卢瑟福：原子中正电荷集中在很小的体积内。定量描述。。。第一章：原子的位形：卢斯福模型汤姆孙模型的定量描述汤姆孙均匀电
7、荷模型，电场力：（高斯定律）电量：Ze+半径：R当r=R（掠射）时,入射α粒子受力最大，设为Fmax，我们来看看此条件下α粒子的最大偏转角是多少？pΔpθ角动量定理得代入Fmax值,解得:所以tgθ值很小,所以近似有(1)第一章：原子的位形：卢斯福模型作用时间估计：上式中E单位为MeV，R取值0.1nm。第一章：原子的位形：卢斯福模型上面的计算我们没有考虑核外电子的影响。α离子带正电荷，电子为负电荷，两者相互吸引，我们考虑极限情况：α粒子与电子发生正碰时,可以近似看作弹性碰撞,动量与动能均守恒因为me~mα/7300,所以(2)综合(1),(2)两式知如果以
8、能量为5MeV的α粒子轰击金箔(Z=79),最大偏转
