电子的发现与原子的核式结构模型资料教学教材.ppt

电子的发现与原子的核式结构模型资料 (5)1661年，玻意耳年，玻意耳以化学实验为基础建立科学的以化学实验为基础建立科学的元素元素论论，认为只有那些不能用化学方法再分解的简单物质才，认为只有那些不能用化学方法再分解的简单物质才是是元素元素，各种元素存在着不同的，各种元素存在着不同的原子。原子。(6)19世纪初，道尔顿提出原子论世纪初，道尔顿提出原子论。(7)1811年，阿伏伽德罗提出了分子假说年，阿伏伽德罗提出了分子假说，指出分子可，指出分子可以由多个相同的原子组成。以由多个相同的原子组成。宏观物质的化学性质决定于分子，分宏观物质的化学性质决定于分子，分 子则由原子构子则由原子构成成,原子是构成物质的不可分再分的最小颗粒原子是构成物质的不可分再分的最小颗粒原子真的不可再分了吗？原子真的不可再分了吗？8 早在早在18581858年，德国物理学家普吕克尔利用低压气年，德国物理学家普吕克尔利用低压气体放电管研究气体放电时发现一种奇特的现象。体放电管研究气体放电时发现一种奇特的现象。1876 1876年德国物理学家戈德斯坦研究后命名为年德国物理学家戈德斯坦研究后命名为阴极阴极射线射线2、电子的发现、电子的发现阴极射线是什么呢？阴极射线是什么呢？阴极射线阴极射线 Cathode rayCathode rayJ.J J.J 汤姆孙汤姆孙J.J ThomsonJ.J Thomson1857 1857 19401940英国英国赫兹赫兹 H.Rudolf Hertz H.Rudolf Hertz 1857 1857 18941894德国德国 认为阴极射线是一种认为阴极射线是一种“电磁波电磁波”认为阴极射线是一种认为阴极射线是一种“高速粒子流高速粒子流”PK重走科学探索路重走科学探索路 英国物理学家英国物理学家J.J.J.J.汤姆孙汤姆孙自自18901890年起开始研究，年起开始研究，对阴极射线对阴极射线进行了一系列的实验研究。他认为阴极射线是带电粒子流。进行了一系列的实验研究。他认为阴极射线是带电粒子流。实验验证实验验证1.当金属板当金属板D1、D2之间未加电场时，射线不偏转，射在之间未加电场时，射线不偏转，射在屏上屏上P1点。施加电场点。施加电场E之后，射线发生偏转并射到屏上之后，射线发生偏转并射到屏上P2处。由此可以推断阴极射线带有什么性质的电荷？处。由此可以推断阴极射线带有什么性质的电荷？问题问题1：阴极射线带电吗？：阴极射线带电吗？带负电带负电 为使阴极射线不发生偏转，在平行极板区域应采为使阴极射线不发生偏转，在平行极板区域应采取什么措施？取什么措施？思考思考思考思考:在平行板区域加一磁场且磁场方向必须垂直纸面向外，在平行板区域加一磁场且磁场方向必须垂直纸面向外，当满足条件当满足条件 时，则阴极射线不发生偏转，则：时，则阴极射线不发生偏转，则：.B 带电粒子的电荷量与其质量之比带电粒子的电荷量与其质量之比比荷比荷q/m，是，是一个重要的物理量。根据带电粒子在电场和磁场中受一个重要的物理量。根据带电粒子在电场和磁场中受力的情况，可以得出组成阴极射线的微粒的比荷。力的情况，可以得出组成阴极射线的微粒的比荷。.B问题问题2：阴极射线中带电粒子的比荷？：阴极射线中带电粒子的比荷？(1)、带电粒子在电场中的偏转模型、带电粒子在电场中的偏转模型VqEyYDLEdO萤萤幕幕 LD v0P2 阴极射线打在屏上的阴极射线打在屏上的P P2 2点，只要测出粒子打到屏点，只要测出粒子打到屏上的速度方向（与水平方向的夹角上的速度方向（与水平方向的夹角）由图可知：）由图可知：(2)、带电粒子在磁场中偏转模型、带电粒子在磁场中偏转模型实验结论实验结论 18971897年，汤姆孙得出年，汤姆孙得出阴极射线的本质是带负电的粒阴极射线的本质是带负电的粒子流并求出了这种粒子的比荷。子流并求出了这种粒子的比荷。说明：说明：汤姆孙发现，用不同材料的阴极做实验，所得汤姆孙发现，用不同材料的阴极做实验，所得比荷的数值是相同比荷的数值是相同的。这说明，这种粒子是构成各种物的。这说明，这种粒子是构成各种物质的共有成分。质的共有成分。汤姆孙直接测到了阴极射线粒子的电荷量，证明它的大小汤姆孙直接测到了阴极射线粒子的电荷量，证明它的大小与氢离子大致相同，根据它与氢离子的比荷推知，该粒子的与氢离子大致相同，根据它与氢离子的比荷推知，该粒子的质量比氢离子小得多。质量比氢离子小得多。后来阴极射线的粒子被称为后来阴极射线的粒子被称为电子电子电子发现的意义：电子的发现，打破了原子不可再分电子发现的意义：电子的发现，打破了原子不可再分传统观念，使人们意识到原子不是组成物质的最小微粒，传统观念，使人们意识到原子不是组成物质的最小微粒，电子是原子的组成部分。电子是原子的组成部分。密立根密立根 (美国)Robert A.Millikan1868年1953年正离子的轰击正离子的轰击紫外线照射紫外线照射放射性物质放射性物质阴极射线阴极射线光电流光电流射线射线电子电子金属受热金属受热热离子流热离子流阴极射线阴极射线 Cathode rayCathode rayJ.J J.J 汤姆孙汤姆孙J.J ThomsonJ.J Thomson1857 1857 19401940英国英国赫兹赫兹 H.Rudolf Hertz H.Rudolf Hertz 1857 1857 18941894德国德国 认为阴极射线是一种认为阴极射线是一种“电磁波电磁波”认为阴极射线是一种认为阴极射线是一种“高速粒子流高速粒子流”我看到的是：我看到的是：我看到的是：我看到的是：它在电场中不偏转，因此不带电它在电场中不偏转，因此不带电它能穿透薄铝片它能穿透薄铝片 粒子是做不到的粒子是做不到的 但波可以但波可以!我用实验证明了我用实验证明了我用实验证明了我用实验证明了:带负电，且电荷量与质子相同带负电，且电荷量与质子相同速度远小于电磁波传播速度速度远小于电磁波传播速度质量是最轻的原子质量是最轻的原子 1/2000 左右左右WIN带负电，且电荷量与质子相同带负电，且电荷量与质子相同 速度远小于电磁波传播速度速度远小于电磁波传播速度质量是最轻的原子质量是最轻的原子 1/2000 左右左右原子的核式结构模型电子电子正电荷正电荷 汤姆孙认为：原子是一个球体；正电荷均汤姆孙认为：原子是一个球体；正电荷均匀分布在整个球内，而电子都象布丁中的葡萄匀分布在整个球内，而电子都象布丁中的葡萄干那样镶嵌在内。干那样镶嵌在内。一、汤姆孙的原子模型一、汤姆孙的原子模型“枣糕模型枣糕模型”能够能够定性解释原子光谱定性解释原子光谱。“枣糕模型枣糕模型”以汤姆孙为首的英国剑桥学派，在原子物理学上所以汤姆孙为首的英国剑桥学派，在原子物理学上所取得的这些惊人成就，使欧洲大陆上的物理学家都拜倒取得的这些惊人成就，使欧洲大陆上的物理学家都拜倒在他们的脚下。他的学生卢瑟福也接受了汤姆孙的原子在他们的脚下。他的学生卢瑟福也接受了汤姆孙的原子模型，模型，1909年卢瑟福建议其学生兼助手盖革和马斯顿用年卢瑟福建议其学生兼助手盖革和马斯顿用粒子轰击金箔去粒子轰击金箔去验证验证汤姆孙原子模型。汤姆孙原子模型。从经典物理学的角度看，汤姆孙的模型是很成功成功的。解释原子是电中性的，电子在原子里是怎样分布的，解解释原子是电中性的，电子在原子里是怎样分布的，解释原子为什么会发光，能估计出原子的大小约为一亿分释原子为什么会发光，能估计出原子的大小约为一亿分之一厘米。之一厘米。二二.粒子散射实验粒子散射实验1.1.实验装置实验装置放射源放射源放射源放射源放射性元素钋放射性元素钋放射性元素钋放射性元素钋（PoPo）放出）放出）放出）放出 粒子，粒子，粒子，粒子，粒子粒子粒子粒子 是氦核，带是氦核，带是氦核，带是氦核，带2e2e正电荷，质正电荷，质正电荷，质正电荷，质量是氢原子的量是氢原子的量是氢原子的量是氢原子的4 4倍，具有较倍，具有较倍，具有较倍，具有较大的动能。大的动能。大的动能。大的动能。金箔金箔金箔金箔作为靶子，厚度作为靶子，厚度作为靶子，厚度作为靶子，厚度1m,1m,重叠了重叠了重叠了重叠了30003000层左右的层左右的层左右的层左右的 金原子。金原子。金原子。金原子。荧光屏荧光屏荧光屏荧光屏粒子打在上面粒子打在上面粒子打在上面粒子打在上面发出闪光。发出闪光。发出闪光。发出闪光。显微镜显微镜显微镜显微镜通过显微镜观通过显微镜观通过显微镜观通过显微镜观察闪光，且可察闪光，且可察闪光，且可察闪光，且可360360转动观转动观转动观转动观察不同角度察不同角度察不同角度察不同角度 粒子的到达情粒子的到达情粒子的到达情粒子的到达情况况况况。根据汤姆孙模型的计算根据汤姆孙模型的计算：粒子穿过金箔后偏离原来粒子穿过金箔后偏离原来方向的角度是很小的，因方向的角度是很小的，因为电子的质量不到为电子的质量不到粒子的粒子的1/7300，粒子碰到它，粒子碰到它，就像飞行着的子弹碰到一就像飞行着的子弹碰到一粒尘埃一样，运动方向不粒尘埃一样，运动方向不会发生明显的改变。正电会发生明显的改变。正电荷又是均匀分布的，荷又是均匀分布的，粒子粒子穿过原子时，它受到原子穿过原子时，它受到原子内部两侧正电荷的斥力大内部两侧正电荷的斥力大部分相互抵消，部分相互抵消，粒子偏转粒子偏转的力就不会很大。的力就不会很大。事实真的如此吗？事实真的如此吗？二二.粒子散射实验粒子散射实验1 1、绝大多数、绝大多数 粒子穿过金箔后仍沿粒子穿过金箔后仍沿原来方向前进原来方向前进2 2、少数、少数 粒子发生了较大的偏转粒子发生了较大的偏转3 3、极少数、极少数 粒子的偏转超过粒子的偏转超过90904 4、有的甚至几乎达到、有的甚至几乎达到180 180 2.实验结果实验结果卢瑟福对于上述实验的结果感到十分惊奇，他说：卢瑟福对于上述实验的结果感到十分惊奇，他说：“这是我一生中从未有的最难以置信的事，它好这是我一生中从未有的最难以置信的事，它好比你对一张纸发射炮弹，结果被反弹回来而打到比你对一张纸发射炮弹，结果被反弹回来而打到自己身上。自己身上。”3.实验分析实验分析卢瑟福卢瑟福根据他的导师汤姆孙模型计算的结果：根据他的导师汤姆孙模型计算的结果：电子质量很小，对电子质量很小，对电子质量很小，对电子质量很小，对 粒子的运动方向不会发生明显影响；粒子的运动方向不会发生明显影响；粒子的运动方向不会发生明显影响；粒子的运动方向不会发生明显影响；由于正电荷均匀分布，由于正电荷均匀分布，由于正电荷均匀分布，由于正电荷均匀分布，粒子所受库仑力也很小，散射角粒子所受库仑力也很小，散射角粒子所受库仑力也很小，散射角粒子所受库仑力也很小，散射角不超过零点几度，发生大角度偏转的几率几乎是零不超过零点几度，发生大角度偏转的几率几乎是零不超过零点几度，发生大角度偏转的几率几乎是零不超过零点几度，发生大角度偏转的几率几乎是零实验结果与之前预测完全不一致，所实验结果与之前预测完全不一致，所以原子结构模型必须重新构思以原子结构模型必须重新构思!实验结果却是有八千分之一的粒子发生了大实验结果却是有八千分之一的粒子发生了大角度偏转角度偏转！粒子散射实验粒子散射实验粒子散射实验粒子散射实验1 1、绝大多数、绝大多数 粒子穿过金箔后仍沿原来方向前进粒子穿过金箔后仍沿原来方向前进2 2、少数、少数 粒子发生了较大的偏转粒子发生了较大的偏转3 3、极少数、极少数 粒子的偏转超过粒子的偏转超过90904 4、有的甚至几乎达到、有的甚至几乎达到180 180 第一条现象说明，原子中绝大部分是空的；第一条现象说明，原子中绝大部分是空的；第二、三现象可看出，第二、三现象可看出，粒子受到较大的库仑力作用；粒子受到较大的库仑力作用；第四条现象可看出，第四条现象可看出，粒子在原子中碰到了比他质量大粒子在原子中碰到了比他质量大的多的东西的多的东西1、在原子中心有一个很小的核，叫原子核、在原子中心有一个很小的核，叫原子核2、原原子子的的全全部部正正电电荷荷和和几几乎乎全全部部质质量量都都集集中中在原子核里在原子核里3、带负电的电子在核外空间绕着核旋转、带负电的电子在核外空间绕着核旋转三、三、原子的核式结构的提出原子的核式结构的提出 粒粒子子穿穿过过原原子子时时，电电子子对对粒粒子子运运动动的的影影响响很很小小，影影响响粒粒子子运运动动的的主主要要是是带带正正电电的的原子核。原子核。而而绝绝大大多多数数的的粒粒子子穿穿过过原原子子时时离离核核较较远远，受受到到的的库库仑仑斥斥力力很很小小，运运动动方方向向几几乎乎没没有有改改变变，只只有有极极少少数数粒粒子子可可能能与与核核十十分分接接近近，受受到到较较大大的的库库仑仑斥斥力力，才才会会发发生生大大角角度度的的偏偏转转。三三.原子的核式结构的提出原子的核式结构的提出 2.对对粒子散射实验现象粒子散射实验现象解释解释 根据卢瑟福的原子结构模型，原子内部是根据卢瑟福的原子结构模型，原子内部是十分十分“空旷空旷”的，举一个简单的例子：的，举一个简单的例子：体育场体育场体育场体育场原子原子原子原子原子核原子核原子核原子核质子质子质子质子中子中子中子中子核子核子核子核子质子数质子数质子数质子数电荷数电荷数电荷数电荷数原子核的组成原子核的组成 1919年，卢瑟福用粒子轰击氮核，得到了年，卢瑟福用粒子轰击氮核，得到了质质子子，进而猜想原子核内存在不带电的，进而猜想原子核内存在不带电的中子中子，这一，这一猜想猜想10年后被他的学生查德威克用实验证实，并年后被他的学生查德威克用实验证实，并得到公认得到公认电荷数电荷数 Z=质子数质子数=原子序数原子序数 质量数质量数 A=核子数核子数 =质子数质子数+中子数中子数 同位素：同位素：质子数相同而中子数不同质子数相同而中子数不同的原子，叫同位素。其原子的的原子，叫同位素。其原子的核外电子都相同，因而化学性核外电子都相同，因而化学性质相同，但物理性质不同。质相同，但物理性质不同。元素符号表示：元素符号表示：统计类型统计类型穿透金箔后粒子的行为穿透金箔后粒子的行为核式结构模型核式结构模型绝大多数绝大多数基本上仍沿原来方向前进基本上仍沿原来方向前进1.1.在原子的中心在原子的中心在原子的中心在原子的中心有一个很小的核，有一个很小的核，有一个很小的核，有一个很小的核，叫做原子核叫做原子核叫做原子核叫做原子核2.2.原子的全部正原子的全部正原子的全部正原子的全部正电荷和几乎全部电荷和几乎全部电荷和几乎全部电荷和几乎全部质量都集中在原质量都集中在原质量都集中在原质量都集中在原子核里子核里子核里子核里3.3.带负电的电子带负电的电子带负电的电子带负电的电子在核外空间绕着在核外空间绕着在核外空间绕着在核外空间绕着核旋转核旋转核旋转核旋转少数少数发生了较大的偏转发生了较大的偏转极少数极少数偏转角超过偏转角超过90个别的甚至个别的甚至 被反弹回来（原路返回）被反弹回来（原路返回）课堂小结课堂小结:粒子散射实验现象及卢瑟福提出原子的核式结构模型粒子散射实验现象及卢瑟福提出原子的核式结构模型粒子散射实验现象及卢瑟福提出原子的核式结构模型粒子散射实验现象及卢瑟福提出原子的核式结构模型:此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢