绪论第1章原子的核式结构.pptVIP

原子物理学; 课程说明;目 录 绪论 第一章 原子的基本状况 第二章 原子的能级和辐射 第三章 量子力学初步 第四章 碱金属原子 第五章 多电子原子 第六章 磁场中的原子 第七章 原子的壳层结构 第八章 X 射线 第九章 原子核 第十章 基本粒子简介;绪 论 （讲授2学时、自学2学时） ;教学内容 一、原子物理学的研究对象、内容和研究方法 二、 原子物理学的发展历史 三 、原子物理学的地位、作用和研究前景;教学要求 ;一、原子物理的研究对象、内容、研究方法;结束;结束;结束;参 考 书 ;第一章 原子的位形： 卢斯福模型（讲授6学时） ;教学内容 §1.1 背景知识 §1.2 原子的核式结构模型 §1.3 卢斯福散射公式 §1.4 卢斯福散射公式的实验验证 §1.5 行星模型的意义及困难 ;教学要求 ;重 点 α粒子散射实验 库仑散射公式 卢瑟福散射公式 原子的核式模型。 ;§ 1.1 背景知识; ★ 电子的发现并不是偶然的，在此之前已有丰富的积累。;汤姆逊被誉为:“一位最先打开通向基本粒子物理学大门的伟人.” ;结束;电子电荷的精确测定是在1910年由R.A.密立根（Millikan）作出的，即著名的“油滴实验”。 ;三、 阿伏加德罗常数;结束;四、 原子的大小;§1.2 卢斯福模型的提出; 卢瑟福1871年8月30日生于新西兰的纳尔逊，毕业于新西兰大学和剑桥大学。 1898年到加拿大任马克歧尔大学物理学教授，达9年之久，这期间他在放射性方面的研究，贡献极多。 1907年，任曼彻斯特大学物理学教授。1908年因对放射化学的研究荣获诺贝尔化学奖。1919年任剑桥大学教授，并任卡文迪许实验室主任。1931年英王授予他勋爵的桂冠。1937年10月19日逝世。;1903年英国科学家汤姆逊提出 “葡萄干蛋糕”式原子模型或称为“西瓜”模型。;检验汤姆逊模型的正确性; ( a) 侧视图 ; 大多数散射角很小，约1/8000散射大于90°； 极个别的散射角等于180°。; 下面我们通过计算来看一看，按照汤姆逊模型，α粒子的最大偏转角可能是多少？;粒子受原子作用后动量发生变化：; 大角散射不可能在汤姆逊模型中发生,散射角大于3°的比1%少得多；散射角大于90°的约为10-3500. 必须重新寻找原子的结构模型。;正电荷集中在原子中 心;三、原子核式结构模型—卢瑟福模型;§1.3 卢斯福散射公式; 设入射粒子为α粒子，在推导库仑散射公式之前，我们对散射过程作如下假设：;库仑散射：能量为E的带电荷为Z1e的粒子从无穷远(此时库仑势为零)以瞄准距离b射向电荷为Z2e的原子核；在核库仑力作用下，偏离入射方向飞向无穷远。出射与入射方向夹角θ称散射角。;初态：带电粒子从无限远来。;对带电粒子,由牛顿第二定律可得:;故(2)式可改写为;初末速度矢量图;另一方面;系统角动量守恒，所以;瞄准距离b/fm; 3.一些讨论;库伦散射公式;若卢瑟福散射用的 粒子是放射性物质镭C’放射的，其动能为 电子伏特。散射物质是原子序数 的金箔。试问散射角 所对应的瞄准距离b多大？;二、卢瑟福散射公式的推导;环形面积：;空心锥体的立体角： ;设一薄箔的面积为A，厚度为t，单位体积内的原子数为n，体积At内的原子数为nAt，即有nAt个“环”对入射α粒子散射，环内的散射角都是?。假设薄箔很薄，这些原子对射来的粒子前后互不遮蔽。;N个α粒子射在薄箔的全部面积为A上，被所有原子散射在? ??+d?圆锥壳内的α粒子数为dN’;微分散射截面 σc(θ);被所有原子散射在 θ1~θ2空间内的α粒子数为;卢瑟福散射公式;单个原子核的微分截面 ;α粒子散射在θ1~θ2空间内的粒子数为;几点说明：;钋放射的一种α粒子的速度为1.597×107m/s，正面垂直入射于厚度为10-7m、密度为1.932×104Kg/m3的金箔。试求所有散射在θ90o的α粒子占全部入射粒子数的百分比。（已知金的原子量为197）。;60;代入数据：Z1=2，Z2=79， v=1.597×107m/s，t=10-7m，ρ=1.932×104Kg/m3，AAu=197, m=197， e =1.6×10-19C， m=4×1.674×10-27Kg, N0=6.02×1023，得 ;由210Po发出的α粒子射向静止的金核（Z=79），若该?粒子与金核可能达到的最短距离为40fm，试求： (1) 金核与散射角为60°时相对应的微分散射截面；