10.5原子结构 原子核的组成 课件 -2023-2024学年高二下学期（中职）物理湖南科技版电工电子类

10 热学、光学 及原子物理初步 导入 从太阳和彩虹说起 太阳以光和热滋养着地球上的万事万物；芬芳馥郁的鲜花将大地点缀得生机勃勃；绚丽夺目的彩虹延伸到天边的云海；山川 深处的矿石蕴藏着惊人的能量…… 太阳内部“藏”着什么样的奥秘？彩虹是如何形成的？为什么人们能闻到远处沁人心脾的花香？学完本章知识，你将找到问题的答案。 在电工电子技术行业中，人们经常利用放射性射线探测金属或焊缝内有无裂纹、气泡等缺陷。什么是放射性？射线是什么？让我们带着这些问题一起来学习本节内容。 第五节 原子结构  原子核的组成 19 世纪初，人们认为物质是由大量分子组成的，分子是由原子组成的。原子是构成物质的不可再分割的最小颗粒。然而，原子真的不可再分吗？ 1897 年，英国科学家汤姆孙在研究阴极射线时证实了电子的存在，说明电子是原子的组成部分。电子带负电，原子呈电中性，因此原子是由电子和正电荷组成的。这打破了人们对原子不可再分的认知，激发了人们对原子内部结构进行不断探索。 一、原子的核式结构 第五节 原子结构  原子核的组成 汤姆孙认为，原子是一个球体，正电荷应充斥整个球体，很小很轻的电子镶嵌在球体的某些固定位置，正像葡萄干嵌在面包中那样，这个模型被称为“葡萄干面包”模型（图 10-30）。汤姆孙的原子模型虽然能解释原子呈电中性等实验事实，但这一模型很快就被新的实验事实所否定。 一、原子的核式结构 第五节 原子结构  原子核的组成 1909—1911 年，卢瑟福和他的合作者设计用 α 粒子轰击金箔的实验，实验装置如图 10-31 所示。在一个小铅盒里放有少量的放射性元素钋（Po），它发出的 α 粒子从铅盒的小孔射出，形成很细的一束射线，射到金箔上。α 粒子穿过金箔后，打到环形荧光屏上，产生一个个闪烁的光点，这些光点可用显微镜观察到。 一、原子的核式结构 第五节 原子结构  原子核的组成 实验结果表明，绝大多数 α 粒子穿过金箔后保持原来的运动方向继续前进，但是有少数 α 粒子发生了较大的偏转，还有极少数 α 粒子的偏转角超过了 90°，甚至有的 α 粒子被原路弹回。用其他重金属箔做实验，也同样观察到了大角度散射现象。后来，人们将卢瑟福的这个实验称为 α 粒子散射实验。 这一现象令人惊奇，根据汤姆孙的“葡萄干面包”原子模型，α 粒子穿过金箔后偏离原来方向的角度应该是很小的。汤姆孙的原子模型无法解释 α 粒子的大角度散射现象。 一、原子的核式结构 第五节 原子结构  原子核的组成 卢瑟福经过严谨的理论计算，于 1911 年提出了原子核式结构模型。他认为，原子内部有一个体积很小的核，称为原子核。原子的全部正电荷及几乎全部的质量都集中在原子核内，电子在原子核外运动。 按照这个模型，α 粒子进入原子区域后，电子对 α 粒子运动的影响很小，主要是原子核影响 α 粒子的运动。大部分 α 粒子穿过金箔时离核较远，受到的斥力很小，它们的运动几乎不受影响；只有极少数 α 粒子从原子核附近飞过，会发生大角度偏转（图 10-32）。卢瑟福核式结构模型很好地解释了 α 粒子大角度散射现象。 一、原子的核式结构 第五节 原子结构  原子核的组成 进一步的研究表明，原子核半径的数量级为 ，原子半径的数量级为 ，原子核的半径只相当于原子半径的十万分之一。 原子由原子核和核外电子组成，那原子核的组成又是怎样的呢？ 1919 年，卢瑟福用 α 粒子轰击氮核，从中打出一种粒 子，测出其质量和电荷量，确定了它就是氢原子核，又称为质子。质子带一个单位的正电荷。以后，人们用同样的方法从其他原子核中都打出了质子，由此断定，质子是原子核的组成部分。 卢瑟福发现质子后，猜想原子核内可能还存在着质量跟质子相近的不带电的中性粒子，并将其称为中子。1932 年，卢瑟福的学生查德威克通过实验证实了这一猜想。 二、原子核的组成 第五节 原子结构  原子核的组成 质子和中子都是原子核的组成部分（图 10-33），人们将质子和中子统称为核子。 原子核的质量等于核内质子和中子的质量之和，而质子和中子的质量几乎相等，所以原子核的质量近似等于单个核子质量的整数倍。这个倍数代表原子核的相对质量，称为原子核的质量数，用符号 表示。原子核的质量数等于核子数。 质子带正电，中子不带电，原子核所带电荷数等于质子电荷的整数倍。这个整数代表原子核的电荷量，称为原子核的电荷数（简称核电荷数），用符号 表示。原子核的核电荷数等于核内的质子数，也等于元素周期表中的原子序数。 二、原子核的组成 第五节 原子结构  原子核的组成 某元素 的原子核常用符号 表示，其中 为元素符 号， 表示原子核的质量