基礎(chǔ)物理(一)全 課本電子教案_第2章 物質(zhì)的組成_2-2

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2-2原子與原子核的組成

1一、原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)2-2原子與原子核的組成

2電子的發(fā)現(xiàn)1876年，德國的物理學(xué)家普立卡發(fā)現(xiàn)了陰極射線，而於1897年湯姆森發(fā)現(xiàn)了電子，顯示了陰極射線的實質(zhì)－陰極射線就是電子。湯姆森h(huán)ttp://emotors.ncku.edu.tw/motor_learn/e_news/041222/whos.htm2-2原子與原子核的組成

3由於電子質(zhì)量非常小，所以原子的質(zhì)量幾乎全在正電荷上。湯姆森湯姆森發(fā)現(xiàn)原子內(nèi)可以跑出電子，因此他就設(shè)想原子是由均勻不連續(xù)分布的電子與均勻連續(xù)分布的正電荷所構(gòu)成，有如加了葡萄乾的土司。2-2原子與原子核的組成

4電子質(zhì)量很小正電的成份質(zhì)量很大，且均勻分佈。依照湯姆森所假設(shè)的原子結(jié)構(gòu)，若用α粒子撞擊原子後的結(jié)果將會如何？2-2原子與原子核的組成

5依照湯姆森的原子模型，α粒子撞擊的結(jié)果所有α粒子將會全部直接貫穿通過2-2原子與原子核的組成

6拉塞福的α粒子撞擊實驗的結(jié)果有些α粒子發(fā)生大角度的偏離哇...，這樣的撞擊結(jié)果具有什麼意義嗎？2-2原子與原子核的組成

7這個實驗結(jié)果進(jìn)一步釐清原子內(nèi)部的質(zhì)量並非均勻分布，而是集中在很小的範(fàn)圍。2-2原子與原子核的組成

8原子內(nèi)部質(zhì)量集中的部分稱為原子核，原子核帶正電。電子在原子核外繞轉(zhuǎn)＋－－拉塞福的原子模型2-2原子與原子核的組成

9波耳對拉塞福原子模型的修正原子內(nèi)部質(zhì)量集中的部分稱為原子核，原子核帶正電。電子只存在於幾個特定軌道運(yùn)行＋－－2-2原子與原子核的組成

10質(zhì)子是第二個被發(fā)現(xiàn)的粒子，拉塞福用α粒子撞擊金屬箔片時發(fā)現(xiàn)原子內(nèi)應(yīng)具有一占據(jù)體積非常小且?guī)в姓姾傻脑雍?存在。後來經(jīng)α粒子撞擊氮的原子核證實了質(zhì)子的存在。質(zhì)子帶正電，質(zhì)量約1.673×10-24g。質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)http://news.xinhuanet.com/tech/2008-12/23/xinsrc_46212052313331872561911.jpg第一束高能質(zhì)子被注入LHC的環(huán)形隧道順時針運(yùn)行，初步測試獲得成功。2-2原子與原子核的組成

112-2原子與原子核的組成影片－大型強(qiáng)子對撞機(jī)

121932年居里夫婦發(fā)現(xiàn)用α粒子轟擊鈹?shù)容p元素時，會放射出穿透力很強(qiáng)的不帶電粒子，以為是沒有質(zhì)量的電磁波。中子的發(fā)現(xiàn)2-2原子與原子核的組成

13中子的發(fā)現(xiàn)查兌克(JamesChadwick)1891-1974，英國人查兌克重複了同樣的實驗，發(fā)現(xiàn)這種不帶電的粒子具有和質(zhì)子相等的質(zhì)量，因而找到了中子。2-2原子與原子核的組成

14原子與原子核的內(nèi)部結(jié)構(gòu)原子是由帶正電的原子核，及帶負(fù)電繞核運(yùn)轉(zhuǎn)的電子所組成。原子核內(nèi)則有不帶電的中子及帶正電的質(zhì)子。2-2原子與原子核的組成

15原子與原子核的內(nèi)部結(jié)構(gòu)每一個質(zhì)子與電子所帶電量大小都相等，此電量是自然情況下不可分割的最小電量單位，稱為基本電荷，以e表之。原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)目決定原子的種類，定為元素的原子序，為了保持原子的電中性，其數(shù)目一定和電子的數(shù)目相等。2-2原子與原子核的組成

16例如：原子序6的碳元素，原子核內(nèi)有6個質(zhì)子，且核外有6個電子，此時為電中性。原子與原子核的內(nèi)部結(jié)構(gòu)若電子數(shù)目發(fā)生變化，此原子將變?yōu)閹щ姷碾x子；電子數(shù)大於質(zhì)子數(shù)者為負(fù)離子，電子數(shù)小於質(zhì)子數(shù)者為正離子。2-2原子與原子核的組成

17二、原子核的大小2-2原子與原子核的組成

18原子核的大小原子核的體積和原子的質(zhì)量成正比，直徑約為10?15公尺，也就是僅有原子大小的十萬分之一。2-2原子與原子核的組成

19原子核的大小如果原子的大小像一個棒球場，原子核只像其中的一個小米粒。2-2原子與原子核的組成

20原子的質(zhì)量質(zhì)子的質(zhì)量約為1.672×10?27kg，中子的質(zhì)量約為1.674×10?27kg，電子的質(zhì)量約為9.109×10?31kg，因此幾乎整個原子的質(zhì)量都集中在原子核上。元素的原子量由質(zhì)子和中子的數(shù)目和決定，此數(shù)目和稱為該元素的質(zhì)量數(shù)。2-2原子與原子核的組成

21同位素原子核中質(zhì)子的數(shù)目即為該元素的原子序，但中子的數(shù)目則有多種可能。質(zhì)子數(shù)相同，中子數(shù)不同，稱為同位素。例如原子序6的碳元素，有質(zhì)量數(shù)分別為12、13及14三種同位素，稱為碳12、碳13及碳14，其原子核內(nèi)都有6個質(zhì)子，卻分別有6個、7個及8個中子。週期表上的原子量是一個平均值，由於同位素的存在比率，往往都不是整數(shù)。2-2原子與原子核的組成

222-2例題??????????????????????????????????????????????????????解???????????????????????????????????????????????????????????氯的原子序為17，自然界的氯有兩種同位素，其中一種質(zhì)量數(shù)（質(zhì)子數(shù)加中子數(shù)）為35，存量約佔(zhàn)所有氯元素的76％，試問此種氯原子，其電子數(shù)、質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)各為何？另一種氯的同位素質(zhì)量數(shù)為37，存量約佔(zhàn)24％。週期表上的原子量是依照自然界中該元素存在的各種同位素比例計算而得到，則週期表中氯的原子量應(yīng)記為多少？2-2原子與原子核的組成

23三、原子核的內(nèi)部結(jié)構(gòu)2-2原子與原子核的組成

24原子核的內(nèi)部結(jié)構(gòu)在粒子高速對撞的實驗中，得知質(zhì)子、中子仍是由更小的粒子所組成，我們稱之為夸克，目前已知夸克共有六種，且尚未找到更基本的粒子?？淇撕碗娮拥葻o法再分割的粒子稱為基本粒子。2-2原子與原子核的組成

252-3例題??????????????????????????????????????????????????????解???????????????????????????????????????????????????????????請將下列各種粒子依其大小，由大到小排列：碳原子、銅原子核、夸克、中子。原子核為原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，銅原子核中有數(shù)十個中子，而中子由夸克組成，故其大小順序為：碳原子、銅原子核、中子、夸克。2-2原子與原子核的組成

26TheEnd2-2原子與原子核的組成

27科學(xué)家小傳ErnestRutherford紐西蘭科學(xué)家，利用金箔散射實驗發(fā)現(xiàn)原子是由極小的原子核束縛住電子而組成，並因此獲得1908年的諾貝爾化學(xué)獎。他提出的原子模型稱為行星模型(planetarymodel)，但無法解釋為何原子能穩(wěn)定存在。圖片來源：http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/57/Ernest_Rutherford2.jpg2-2原子與原子核的組成

28解???????????????????????????????????????????????????????????氯原子原子序為17則質(zhì)子數(shù)=17，原子若帶電則稱為離子，一般所說的原子即為電中性，故電子數(shù)=質(zhì)子數(shù)=17，中子數(shù)=質(zhì)量數(shù)?質(zhì)子數(shù)=35?17=18，原子量依比例計算=35×76％+37×24％=35.5。2-2原子與原子核的組成

29質(zhì)子、中子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)質(zhì)子是由兩個上夸克、一個下夸克組成。中子是由一個上夸克、兩個下夸克組成。2-2原子與原子核的組成

30目前已知的基本粒子夸克（quark）輕子（lepton）2-2原子與原子核的組成