第一章原子的位型

原子物理第一章，内容有卢瑟福模型的提出、卢瑟福散射公式、卢瑟福散射公式的实验验证，一起来看看。

原子的位型：卢瑟福模型

• 背景知识
  • 电子的发现
    • 1881年,斯通尼提出用电子命名这些电荷最小单位
    • 1897年汤姆孙，第一次从实验上真正确认电子的存在，同年考夫曼实验更精准但未公布
    • 早在之前赫兹，休斯脱都做过类似实验但都得出错误结论
  • 电子的电荷和质量
    • 电子是量子化的，任何电荷只能是e的整数倍，e是客体携带最小的电荷量
    • e/m(e)以及e数值得出电子的质量m（e）=9.11×10*-31kg
    • 法拉第电解定律得出质子质量与电子质量比值m(p)/m(e)=1836.153
    • 在原子范畴采用原子质量单位u即m（p）=1u
    • 电荷并不随速度有丝毫变化
  • 阿伏伽德罗常量
    • 换算关系1g=Na u
    • 从宏观测量的测定，得出微观量时的桥梁正是Na
  • 原子的大小
    • 原子的量级1×10*-10m
• 卢瑟福模型的提出
  • 汤姆孙模型
    • 内容
      • 原子中正电荷均与分布在整个原子球体内，电子嵌入其中，电子有限的分布在同心圆环上
    • 出现时间
      • 1898年出现，1903,1907年被完善
    • 可贵之处
      • 汤姆孙模型在解释元素周期性方面确实取得了一定的成功，它虽然为以后的实验所否定，但它包含的“同心环”概念，以及“环上只能安置有限个电子”的概念，都是十分可贵的
  • 卢瑟福模型的实验前提:α粒子轰击原子
    • 在α粒子在轰击原子时有大约八千分之一的概率被反射回来
    • 卢瑟福充分尊重实验的实验事实，经过严谨的理论推理之后，与1911年提出了‘核式结构模型’
  • 卢瑟福模型的内容
    • 原子内的正电荷集中于原子中心，带负电荷的电子则均匀分布在绕正电球旋转的圆环上。
  • 卢瑟福模型与汤姆孙模型的主要区别
    • 后者认为正电荷均匀分布在整个原子体积内，前者认为正电荷集中在占原子大小万分之一的小范围内
• 卢瑟福散射公式
• 卢瑟福散射公式的实验验证
  • 盖革-马斯顿实验
    • 1913年，盖革与马斯顿利用该图的仪器进行实验，验证卢瑟福散射公式的正确性。
    • 推出关系
      • 随角度的变化关系：同一α 粒子源，同一个靶，
      • 随散射体厚度的变化关系：同一α粒子源，同一种材料的靶，在同一散射角，dN′∝t
      • 随入射离子速度的变化关系：同一个靶子，在同一个散射角
      • 随散射材料原子序数的变化：用同一个α粒子源，在同一个散射角，对同一nt值，dN′∝Z²。
  • 原子核大小估计
  • 关于小角处的卢瑟福公式
    • 根据库仑散射公式，小角，相当于大的碰撞参数，那时 ，在一般实验的实验条件下，核外电子的作用可以忽略的假定就不再成立。在b达到原子大小时，由于原子呈中性，库仑散射根本就不会发生。因此，在小角时，不考虑核外电子屏蔽效应的卢瑟福公式不再正确
    • 对大角散射，卢瑟福公式和实验结果相符合，但对小角散射，理论和实验不符合
• 行星模型的意义与困难

原子的位型：卢瑟福模型

• 背景知识
  • 电子的发现
    • 1881年,斯通尼提出用电子命名这些电荷最小单位
    • 1897年汤姆孙，第一次从实验上真正确认电子的存在，同年考夫曼实验更精准但未公布
    • 早在之前赫兹，休斯脱都做过类似实验但都得出错误结论
  • 电子的电荷和质量
    • 电子是量子化的，任何电荷只能是e的整数倍，e是客体携带最小的电荷量
    • e/m(e)以及e数值得出电子的质量m（e）=9.11×10*-31kg
    • 法拉第电解定律得出质子质量与电子质量比值m(p)/m(e)=1836.153
    • 在原子范畴采用原子质量单位u即m（p）=1u
    • 电荷并不随速度有丝毫变化
  • 阿伏伽德罗常量
    • 换算关系1g=Na u
    • 从宏观测量的测定，得出微观量时的桥梁正是Na
  • 原子的大小
    • 原子的量级1×10*-10m
• 卢瑟福模型的提出
  • 汤姆孙模型
    • 内容
      • 原子中正电荷均与分布在整个原子球体内，电子嵌入其中，电子有限的分布在同心圆环上
    • 出现时间
      • 1898年出现，1903,1907年被完善
    • 可贵之处
      • 汤姆孙模型在解释元素周期性方面确实取得了一定的成功，它虽然为以后的实验所否定，但它包含的“同心环”概念，以及“环上只能安置有限个电子”的概念，都是十分可贵的
  • 卢瑟福模型的实验前提:α粒子轰击原子
    • 在α粒子在轰击原子时有大约八千分之一的概率被反射回来
    • 卢瑟福充分尊重实验的实验事实，经过严谨的理论推理之后，与1911年提出了‘核式结构模型’
  • 卢瑟福模型的内容
    • 原子内的正电荷集中于原子中心，带负电荷的电子则均匀分布在绕正电球旋转的圆环上。
  • 卢瑟福模型与汤姆孙模型的主要区别
    • 后者认为正电荷均匀分布在整个原子体积内，前者认为正电荷集中在占原子大小万分之一的小范围内
• 卢瑟福散射公式
• 卢瑟福散射公式的实验验证
  • 盖革-马斯顿实验
    • 1913年，盖革与马斯顿利用该图的仪器进行实验，验证卢瑟福散射公式的正确性。
    • 推出关系
      • 随角度的变化关系：同一α 粒子源，同一个靶，
      • 随散射体厚度的变化关系：同一α粒子源，同一种材料的靶，在同一散射角，dN′∝t
      • 随入射离子速度的变化关系：同一个靶子，在同一个散射角
      • 随散射材料原子序数的变化：用同一个α粒子源，在同一个散射角，对同一nt值，dN′∝Z²。
  • 原子核大小估计
  • 关于小角处的卢瑟福公式
    • 根据库仑散射公式，小角，相当于大的碰撞参数，那时 ，在一般实验的实验条件下，核外电子的作用可以忽略的假定就不再成立。在b达到原子大小时，由于原子呈中性，库仑散射根本就不会发生。因此，在小角时，不考虑核外电子屏蔽效应的卢瑟福公式不再正确
    • 对大角散射，卢瑟福公式和实验结果相符合，但对小角散射，理论和实验不符合
• 行星模型的意义与困难