2010-高一基礎物理-2-2-99課綱

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2-2 原子的構造 : 

2-2 原子的構造 1

氣體放電Gas Discharge : 

2 氣體放電Gas Discharge 十九世紀末，科學家發現如將一玻璃管氣壓降至 10-3 毫米水銀柱的低氣壓，並在一端接上電極，通以數千伏特的電壓，陰極會發出一種射線，使得另一端塗有螢光物質的管壁發出輝光。

陰極射線cathode ray : 

3 陰極射線cathode ray 此射線為陰極射線。 自陰極射出後，依直線前進 陰極射線可使底片感光，使氣體游離成離子 陰極射線可穿透薄片 陰極射線會受電場、磁場作用而偏折，顯示帶有負電荷。

湯木生實驗：電子的e/m值 : 

4 湯木生實驗：電子的e/m值 1897年，湯木生使用不同氣體的放電管(陰極射線管)及不同的金屬板，作出許多實驗 目的： 測出陰極射線為帶 負電 的粒子 測出陰極射線粒子的 荷質比

湯木生實驗：電子的e/m值 : 

5 湯木生實驗：電子的e/m值

早期原子模型Early Models of the Atom : 

6 早期原子模型Early Models of the Atom 1904年，湯木生提出，稱為湯木生原子模型。 原子形狀是半徑約10-10m的圓球 正電荷均勻分佈在球體內，帶負電的電子散佈於其中維持 電中性 又稱為葡萄乾-布丁模型(raisin-pudding model)

拉塞福散射實驗 Rutherford Scattering Experiment : 

7 拉塞福散射實驗 Rutherford Scattering Experiment 1910年，拉塞福所作的實驗 探測原子的工具： 利用鐳與釙元素衰變所射出的α粒子。 α粒子帶有正電且質量為電子的七千多倍，所以他以天然放射的α粒子來撞擊原子，以便瞭解原子內部的情形

拉塞福散射實驗 Rutherford Scattering Experiment : 

8 拉塞福散射實驗 Rutherford Scattering Experiment 利用α粒子撞擊薄金箔，研究散射後α粒子偏向的情形。

拉塞福散射實驗 Rutherford Scattering Experiment : 

拉塞福散射實驗 Rutherford Scattering Experiment 假設湯木生原子模型正確 α粒子質量比電子重7300倍，速度至少2107m/s 電子（群）無法影響α粒子 如同用子彈射入蚊子群中，蚊子四散，子彈直接穿過 從湯木生原子模型理論估算 散射角應在1度以下。 厚度較大的金箔，充其量造成小角度的散射

拉塞福散射實驗 Rutherford Scattering Experiment : 

10 拉塞福散射實驗 Rutherford Scattering Experiment 實驗結果 絕大多數α粒子直貫金箔而過無偏向。 推論：原子內大部分空間必空無一物

拉塞福散射實驗 Rutherford Scattering Experiment : 

11 拉塞福散射實驗 Rutherford Scattering Experiment 實際實驗結果 少數α粒子有10度以上的偏向，甚至有180度的偏向 推論：原子內部某處必有與α粒子發生強烈作用的東西，拉塞福稱為「原子核」Atomic nucleus 撞後金箔帶正電。 推論：原子內部物質可能與正電荷有關

拉塞福散射實驗 Rutherford Scattering Experiment : 

12 拉塞福散射實驗 Rutherford Scattering Experiment

拉塞福原子模型：根據自己的實驗結果進行推論 : 

拉塞福原子模型：根據自己的實驗結果進行推論 原子類似太陽系，居中心者稱為 原子核 ，電子繞核運轉。 原子核：半徑約 10-14m~10-15m ，帶正電且質量幾乎等於原子質量。 質量極小的電子受靜電力吸引作用繞核運轉。 1908年得諾貝爾化學獎 1920年提出中子(neutron)存在的假設

中子發現的歷史 : 

14 中子發現的歷史 1930年，德國人波特和貝克利用釙所放射的α粒子撞擊鈹，產生一種穿透力很強的中性射線，猜想可能為γ射線。 1932年，居禮夫婦的女兒伊琳與女婿朱里歐，將α粒子撞擊鈹，產生的中性射線照射石臘板，發現會放射出動能高達 5.7MeV的質子，經計算此中性射線能量需高達 52MeV。 英國人查兌克認為由原子核放出的光子或粒子能量僅有幾 MeV，認為原子核所放出的射線不是γ射線。 1932年，查兌克將α粒子撞擊鈹，產生的中性射線照射氣體原子，測量氣體離子動能，求出中子的質量約等於質子的質量。

中子的發現者 : 

15 中子的發現者 英國人查兌克

原子核的結構 : 

原子核的結構 原子核的大小 多數原子核的形狀接近球形，原子核的體積與所含的質量數A成正比 原子核的密度接近定值：ρ= 2.31017kg/m3，約為水的 2.31013倍。 質量單位：在原子尺度下，常以原子質量單位(atomic mass unit)作為質量的單位，簡記為 a.m.u 。 1 amu=1.66 10-27 kg 16

海森堡原子核模型 : 

17 海森堡原子核模型 1932年，海森堡提出原子核結構模型，1932年獲頒諾貝爾物理獎 原子核由帶正電的質子(proton)與不帶電的中子(neutron)所組成，統稱為 核子(nucleon) 質量數 原子序

海森堡原子核模型 : 

18 海森堡原子核模型 每個質子帶1.6×10-19(C)的正電，核內質子的數目稱為該原子的 原子序 ，以Z表示。 質子及中子質量相近，中子數其數目以N表示 質子數Z與中子數N的和稱為 質量數 ，以A表示 A=Z+N 質量數 原子序

海森堡原子核模型 : 

19 海森堡原子核模型 質量數 原子序

同位素isotope : 

20 同位素isotope 同位素的發現 天然放射現象在19世紀末期發現後，人們就發現多數放射性元素具有多數不同的質量數。 湯木生在當時即已證明非放射性元素-氖原子有兩種同位素，分別質量數為20及22，氯有兩種同位素，質量數分別為35及37。

同位素isotope : 

21 同位素isotope 核內質子數 相同 ，但中子數 不同 的原子，稱為同位素 化學性質相同，但部分物理性質不同。

例題2 : 

例題2 如果以原子為組成物質的單元，則直徑為0.1毫米的一粒細砂含有的原子數目約為多少？（選最接近的數量級）　(A)106　(B)109　(C)1013　(D)1017。

例題3 : 

例題3 自然界氯的同位素有3517Cl 及 3717Cl兩種，這兩種同位素各有幾個中子？ 質量數 原子序

Thank for your attention : 

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