内容正文:
新人教版 选择性必修三
第四章 原子结构和波粒二象性
4.3 原子的核式结构模型
科学家在研究稀薄气体放电时发现,当玻璃管内的气体足够稀薄时,阴极就发出一种射线。它能使对着阴极的玻璃管壁发出荧光,这种射线的本质是什么呢?
这种射线称为阴极射线。
这种射线的本质是一种电磁辐射的传播过程。
这种射线的本质是一种高速带电微粒。
对阴极射线本质的认识有两种观点
德国
赫兹
英国
汤姆孙
如果是你,你将设计怎样的实验,来探究阴极射线的本质是电磁波还是带电粒子流?
让阴极射线沿垂直场的方向通过电场或磁场,观察它是否偏转
如果阴极射线发生了偏转,那么阴极射线就是在电场力或洛伦兹力的作用下偏转的,说明阴极射线的本质是带电粒子流。
如果阴极射线没有发生偏转,表示阴极射线不带电,说明阴极射线的本质是电磁波
想一想
J.J.汤姆孙对阴极射线进行了一系列的实验研究。他确认阴极射线是带电的粒子。自1890年起开始研究。
k
A
B
D2
P2
p1
p3
D1
+
_
+
_
一、电子的发现
1、汤姆孙实验装置
①K产生阴极射线
②A、B形成一束细细射线
③D1、D2之间加电场或磁场检测射线的带电性质
④荧光屏显示阴极射线到达的位置
问题:阴极射线的本质,通过什么原理来测定呢?
带电粒子在磁场中偏转
让阴极射线沿垂直场的方向通过电场或磁场:
偏转:阴极射线本质是带电粒子流
不偏转:阴极射线的本质是电磁波
带电粒子在电场中偏转
2、汤姆孙发现电子
汤姆孙根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况断定,它的本质是带负电的粒子流。
qʋB = qE
电磁场:
磁场:
(比荷)
它是构成各种物质的共有成分。
组成阴极射线的粒子被称为电子。电子是比原子更基本的物质单元,是原子的组成部分。
r
qE
P2
p1
p3
qvB
+
_
金属原子
原子核
由此可见电子是原子的组成部分,是比原子更基本的物质单元。
电子
阴极射线是带负电的电子流。
J.J.汤姆孙的儿子G.P.汤姆孙
(1937年诺贝尔物理学奖)
G.P.汤姆孙(George Paget Thomson,1892-1975),因通过实验发现受电子照射的晶体中的干涉现象,1937年获得诺贝尔物理学奖。
汤姆孙父子分别于1906年、1937年获得物理学奖,是诺贝尔奖历史上6次“子承父业”奇迹之一。
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在纪念J.J汤姆生百年诞辰纪念大会上,讲起汤姆孙不懈努力发现电子的这段历程,他的儿子G.P.汤姆生作出了精辟的总结: 创造力和热情
你看,我们今天花了一节课的时间,就沿着科学先辈的足迹,理清了发现电子的思路,在当今科研技术条件更精密更先进的情况下,如果你也有创造力,和创造的热情,你一定可以做的更好。
谢谢大家,再见。
J.J.汤姆孙的进一步研究
正离子的轰击
紫外线照射
放射性物质
阴极射线
光电流
β射线
电子
金属受热
热离子流
(1)产生电子的方法
(2)汤姆孙通过进一步的研究证明:电子是原子的组成部分,是比原子更基本的单元。
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照屏幕读……
第一次较为精确测量出电子电荷量的是美国物理学家密立根利用油滴实验测量出的。
密立根实验发现:电荷具有量子化的特征,即任何带电体的电荷只能是e的整数倍。
3、密立根测电子电量
密立根
目前公认的电子电荷e的值为:
e= 1.602 176 634 × 10 -19 C
从实验测到的比荷及e的数值,可以确定电子的质量。现在人们普遍认为电子的质量为:
me= 9.109 383 56 × 10 -31 kg
质子质量与电子质量的比值为:
通常情况下,物质是不带电的,因此,原子应该是电中性的。既然电子是带负电的,质量又很小,那么,原子中一定还有带正电的部分,它具有大部分的原子质量。
请你设想一下,原子中带正电的部分以及带负电的电子可能是如何分布的?
思考与讨论
二、原子的核式结构模型
1、汤姆孙——西瓜模型(枣糕模型)
原子是一个球体,正电荷弥漫性地均匀分布在整个球体内,电子镶嵌其中。
后来实验中发现,高速运动的电子很容易穿透原子,说明原子不是实心球体,这个模型可能不正确。
1903年勒纳德实验:使电子束射到金属膜上。
1、现象:较高速度的电子束很容易穿透原子。
2、推断:说明原子内部很空,或者说原子不是一个实心球体。
3、矛盾:与汤姆孙的原子模型(实心)不符。
说明汤姆孙的枣糕模型是有问题的,再后来卢瑟福α粒子散射实验则完全否定了汤姆孙的模型。
勒纳德
2、ɑ粒子散射实验
卢瑟福
ɑ粒子
金箔
①实验材料的选择
ɑ粒子:
氦原子核
ma=4mH
=7300me