物质的微观结构.doc

第十二章物质的微观结构
A、原子的核式结构
【知识点1】了解电子的发现
1、英国物理学家汤姆逊对阴极射线进行了一系列的实验研究,1897年,他确认阴极射线是由质量小于氢原子质量千分之一的带负电的粒子组成的,汤姆逊把这种粒子叫电子。以后美国物理学家密立根精确地测定了电子的电量,电子的电量是e=×10-19C;电子的质量是m=×10-30kg。
2、汤姆逊发现电子,是物理学史上的重要事件。电子比已知的最小的原子还要小,它说明原子不是构成物质的最小微粒,原子本身也具有结构,原子还可以再分,这样“原子不可分”的观念就彻底被否定了。
通常情况下,原子是电中性的,而电子是原子的组成部分,电子带负电且质量又很小,那么原子里一定还有带正电的且集中了原子几乎所有质量的部分。电子和原子中带正电的部分是怎样组成原子的呢?科学家们曾提出了几种原子模型,汤姆逊提出的原子模型是:原子是一个球体,正电荷均匀分布在整个球体内,电子则镶嵌在球内(“枣糕型”)。
【知识点2】知道α粒子散射实验
1、实验目的:英国物理学家卢瑟福想证明汤姆逊原子模型的正确性,1911年起做了“α粒子散射实验”。所谓“α粒子散射实验”是用放射性元素钋放出的α粒子束,轰击金箔的实验。实验结果却否定了汤姆逊原子模型。
2、为什么用α粒子轰击金箔?原子的结构非常紧密,要认识原子的组成,需要用高速粒子对它进行轰击,以便对产生的物理现象进行分析。由于α粒子具有足够的能量,有可能接近原子的中心,并且α粒子还可以使荧光物质发光,如果α粒子因与其它粒子发生相互作用而改变了运动的方向,便可在荧光屏上显示出它的方向变化,因此卢瑟福用α粒子散射的方法来研究原子的结构。
图12-A-1
α粒子源
闪烁屏
闪烁屏
金箔
定向障碍板
3、实验装置:主要由:放射源、金箔、荧光屏、显微镜和转动圆盘几部分组成,如图12-A-1所示。放射源钋放出α粒子;为避免气体分子对α粒子的运动产生影响,整个装置放在真空中;使用金箔的目的有二个:(1)金有极好的延展性,便于制成很薄的金箔,使α粒子在穿过金箔的过程中只与某一个金原子发生相互作用,(2)金的原子序数很大,这样金原子跟α粒子有足够大的库仑力,使产生的物理现象更为明显。实验过程中,荧光屏和显微镜能够围绕金箔在一个圆周上转动,可以观察到穿过金箔后偏转角度不同的α粒子的径迹。
4、实验结果以及对结果分析:
实验的结果:α粒子穿过金箔后“绝大多数”沿原来的方向前进; “少数”发生了较大的偏转; “极少数”发生了大角度偏转;“有的甚至”被反弹。
对结果分析:由于电子带负电,其质量约为α粒子的1/7300,不可能使动能较大的α粒子产生大角度偏转。若按汤姆逊原子模型,原子是一个球体,正电荷均匀分布在整个球内,α粒子穿过原子时由于α粒子周围正电荷对它的斥力有相当一部分互相抵消,使α粒子偏转的力也不会很大,因此α粒子的大角度偏转说明汤姆逊模型与实验事实不符。实验现象中的“绝大多数”α粒子穿过金箔后方向没有明显改变,表明α粒子在穿过时基本上没有受到力的作用,说明原子中的绝大部分几乎是空的,实验现象中的“极少数”α粒子发生了大角度偏转,“有的甚至”反弹回来,说明α粒子在原子中的某些地方受到了质量、电量均比α粒子本身大得多的原子核的作用。
【知识点3】知道卢瑟福原子