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(guó)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(shí)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(huì)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(huì)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(shí)驗(yàn)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(gè)實(shí)驗(yàn)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(duì)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(gè)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(gè)被發(fā)現(xiàn)的粒子，拉塞福用α粒子撞擊金屬箔片時(shí)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(lái)經(jīng)α粒子撞擊氮的原子核證實(shí)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(shí)針運(yùn)行，初步測(cè)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(duì)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(shí)，會(huì)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(guó)人查兌克重複了同樣的實(shí)驗(yàn)，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(gè)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(gè)質(zhì)子，且核外有6個(gè)電子，此時(shí)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(wàn)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(gè)棒球場(chǎng)，原子核只像其中的一個(gè)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(gè)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(gè)質(zhì)子，卻分別有6個(gè)、7個(gè)及8個(gè)中子。週期表上的原子量是一個(gè)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?yàn)?7，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(jì)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(duì)撞的實(shí)驗(yàn)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(wú)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(qǐng)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(gè)中子，而中子由夸克組成，故其大小順序?yàn)椋禾荚印~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(shí)驗(yàn)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(jiǎng)。他提出的原子模型稱為行星模型(planetarymodel)，但無(wú)法解釋為何原子能穩(wěn)定存在。圖片來(lái)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?yàn)?7則質(zhì)子數(shù)=17，原子若帶電則稱為離子，一般所說(shuō)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(jì)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(gè)上夸克、一個(gè)下夸克組成。中子是由一個(gè)上夸克、兩個(gè)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