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1、原子物理学第一章1第1页，共43页，编辑于2022年，星期五原子物理学 1.1 原子的质量和大小原子的质量和大小一、原子的质量一、原子的质量1、原子量（、原子量（MA）P6 用碳在自然界中最丰富的一种同位素的质量定为用碳在自然界中最丰富的一种同位素的质量定为12.000个单个单位作为原子量的标准，其他原子的质量同碳位作为原子量的标准，其他原子的质量同碳12比较，定出质量比较，定出质量值，称为这个原子的原子量。如氢原子，值，称为这个原子的原子量。如氢原子，MA=1.0079，氧原，氧原子，子，MA=15.999，铜原子，铜原子，MA=63.54。原子量可用化学方法测定。原子量可用化学方法测定。第
2、一章第一章 原子的基本状况原子的基本状况2第2页，共43页，编辑于2022年，星期五原子物理学 1.1 原子的质量和大小原子的质量和大小2原子质量数（原子质量数（A）P6一般为原子量最接近的整数：一般为原子量最接近的整数：如氢原子，如氢原子，A=1；氧原子，；氧原子，A=16；铜原子，；铜原子，A=64。第一章第一章 原子的基本状况原子的基本状况3第3页，共43页，编辑于2022年，星期五原子物理学 1.1 原子的质量和大小原子的质量和大小3、阿伏伽德罗常数（、阿伏伽德罗常数（No）P6一摩尔原子的物质中，不论哪种元素，含有同一数量的原子。一摩尔原子的物质中，不论哪种元素，含有同一数量的原子。
3、有：有：目前公认值为：。可得，第一章第一章 原子的基本状况原子的基本状况4第4页，共43页，编辑于2022年，星期五原子物理学 1.1 原子的质量和大小原子的质量和大小第一章第一章 原子的基本状况原子的基本状况5第5页，共43页，编辑于2022年，星期五原子物理学 1.1 原子的质量和大小原子的质量和大小二、原子的大小二、原子的大小 原子的大小，可通过以下原子的大小，可通过以下几种方法加以估计。几种方法加以估计。1、几种估计的方法、几种估计的方法（1）晶体的结构特点）晶体的结构特点 P7（2）分子运动论观点）分子运动论观点 P7（3）范德瓦尔斯方程）范德瓦尔斯方程 P82、结论、结论 原子半径
4、的数量级为原子半径的数量级为 。从不同方法求一种原子的半径。从不同方法求一种原子的半径，所得数所得数值是有些出入的值是有些出入的，但数量级是相同的但数量级是相同的，都是都是 米米。各种原子的半径是不同各种原子的半径是不同的的，但都具有刚才所说的数量级但都具有刚才所说的数量级。第一章第一章 原子的基本状况原子的基本状况6第6页，共43页，编辑于2022年，星期五原子物理学 1.2 原子的核式结构原子的核式结构一、三种原子结构模型一、三种原子结构模型1、1904年汤姆逊提出的枣粒式结构模型年汤姆逊提出的枣粒式结构模型 汤姆逊汤姆逊模型，他认为原子模型，他认为原子是一个带正电荷的球，电子镶是一个带正
5、电荷的球，电子镶嵌在里面，原子好似一块嵌在里面，原子好似一块“葡萄葡萄干布丁干布丁”。这是第一个存在着亚原子结构的原子模型。这是第一个存在着亚原子结构的原子模型。第一章第一章 原子的基本状况原子的基本状况7第7页，共43页，编辑于2022年，星期五原子物理学 1.2 原子的核式结构原子的核式结构 汤姆逊在发现电子的基础上提出了原子的葡萄干布丁模汤姆逊在发现电子的基础上提出了原子的葡萄干布丁模型，汤姆逊认为：型，汤姆逊认为：电子是平均的分布在整个原子上的，就如同散布在一电子是平均的分布在整个原子上的，就如同散布在一个均匀的正电荷的海洋之中，它们的个均匀的正电荷的海洋之中，它们的负电荷负电荷与那些
6、正电荷相互与那些正电荷相互抵消。抵消。在受到激发时，电子会离开原子，产生阴极射线。在受到激发时，电子会离开原子，产生阴极射线。汤姆逊的学生汤姆逊的学生卢瑟福卢瑟福完成的完成的粒子轰击金箔实验（散射实验），粒子轰击金箔实验（散射实验），否认了葡萄干布丁模型的正确性。否认了葡萄干布丁模型的正确性。第一章第一章 原子的基本状况原子的基本状况8第8页，共43页，编辑于2022年，星期五原子物理学附：约瑟夫附：约瑟夫约翰约翰汤姆逊汤姆逊 Thomson，Joseph John约瑟夫约瑟夫约翰约翰汤姆逊汤姆逊（18561940年）。年）。1891年用年用法拉第法拉第管开始了原子核结构的管开始了原子核结构的
7、理论研究。他研究了阴极理论研究。他研究了阴极射线射线在磁场和在磁场和电场中的偏转，作了比值电场中的偏转，作了比值e/m（电子的电荷与质量之比）的测定，（电子的电荷与质量之比）的测定，结果他从实验上发现了电子的存在。他把电子看成原子的组结果他从实验上发现了电子的存在。他把电子看成原子的组成部分，用原子内电子的数目和分布来解释元素的化学性质。成部分，用原子内电子的数目和分布来解释元素的化学性质。提出了原子模型，把原子看成是一个带正电的球，电子在球提出了原子模型，把原子看成是一个带正电的球，电子在球内运动。他还进一步研究了原子的内部构造和阳极射线。内运动。他还进一步研究了原子的内部构造和阳极射线。1
8、912年与年与阿斯顿阿斯顿共同进行阳极射线的质量分析，发现了氖共同进行阳极射线的质量分析，发现了氖的的同位素同位素。1906年他因在气体导电研究方面的成就获得了年他因在气体导电研究方面的成就获得了诺贝诺贝尔物理学奖尔物理学奖。另有，。另有，威廉威廉汤姆逊汤姆逊（18241907年）。英国年）。英国物理物理学家学家。第一章第一章 原子的基本状况原子的基本状况9第9页，共43页，编辑于2022年，星期五原子物理学 1.2 原子的核式结构原子的核式结构 2、1911年卢瑟福提出的核式结构模型年卢瑟福提出的核式结构模型 认为原子的大部分体积认为原子的大部分体积是空的，电子按照一定轨是空的，电子按照一定
9、轨道围绕着一个带正电荷的道围绕着一个带正电荷的很小的原子核运转。很小的原子核运转。第一章第一章 原子的基本状况原子的基本状况10第10页，共43页，编辑于2022年，星期五原子物理学 1.2 原子的核式结构原子的核式结构 2、1911年卢瑟福提出的核式结构模型年卢瑟福提出的核式结构模型 行星模型由卢瑟福在提出，以经典电磁学为理论基行星模型由卢瑟福在提出，以经典电磁学为理论基础，主要内容有：础，主要内容有：原子的大部分体积是空的；原子的大部分体积是空的；在原子的中心有一个很小的原子核；在原子的中心有一个很小的原子核；原子的全部正电荷在原子核内，且几乎全部质原子的全部正电荷在原子核内，且几乎全部质
10、量均集中在原子核内部。带负电的电子在核空间进量均集中在原子核内部。带负电的电子在核空间进行绕核运动。行绕核运动。第一章第一章 原子的基本状况原子的基本状况11第11页，共43页，编辑于2022年，星期五原子物理学1.2 原子的核式结构原子的核式结构附：附：欧内斯特欧内斯特卢瑟福卢瑟福(Ernest Rutherford,18711937)英国物理学家。英国物理学家。1871年年8月月30日日生于新西兰纳尔逊的一个手工业工人家庭。并生于新西兰纳尔逊的一个手工业工人家庭。并在新西兰长大。他进入新西兰的坎特伯雷学院在新西兰长大。他进入新西兰的坎特伯雷学院学习。学习。23岁时获得了三个学位（文学学士、
11、文岁时获得了三个学位（文学学士、文学硕士、理学学士）学硕士、理学学士）1895年在新西兰大学毕业后，获得英国剑桥大学的奖学金进入卡年在新西兰大学毕业后，获得英国剑桥大学的奖学金进入卡文迪许实验室，成为汤姆森的研究生。文迪许实验室，成为汤姆森的研究生。1898年，在汤姆森的推荐下，担任加拿大麦吉年，在汤姆森的推荐下，担任加拿大麦吉尔大学的物理教授。他在那儿呆了尔大学的物理教授。他在那儿呆了9年。于年。于1907年返回英国出任曼彻斯特大学的物年返回英国出任曼彻斯特大学的物理系主任。理系主任。1919年接替退休的汤姆森，担任卡文迪许实验室主任。年接替退休的汤姆森，担任卡文迪许实验室主任。1925年当
12、选年当选为英国皇家学会主席。为英国皇家学会主席。1931年受封为纳尔逊男爵，年受封为纳尔逊男爵，1937年年10月月19日因病在剑日因病在剑桥逝世，与牛顿和法拉第并排安葬，享年桥逝世，与牛顿和法拉第并排安葬，享年66岁。岁。第一章第一章 原子的基本状况原子的基本状况12第12页，共43页，编辑于2022年，星期五原子物理学 1.2 原子的核式结构原子的核式结构 3、1913年玻尔提出的核式定态结构模型年玻尔提出的核式定态结构模型 1913年年 玻尔模型玻尔模型电子不是随意占据在原子核的周围，而是在电子不是随意占据在原子核的周围，而是在固定的层面上运动，当电子从一个层面跃迁到另一个层面时，原子固
13、定的层面上运动，当电子从一个层面跃迁到另一个层面时，原子便吸收或释放能量。便吸收或释放能量。为了解释氢原子线状光谱这一事实，为了解释氢原子线状光谱这一事实，玻尔玻尔在行星模型的在行星模型的基础上提出了核外电子分层排布的原子结构模型。基础上提出了核外电子分层排布的原子结构模型。第一章第一章 原子的基本状况原子的基本状况13第13页，共43页，编辑于2022年，星期五原子物理学 1.2 原子的核式结构原子的核式结构 3、1913年玻尔提出的核式定态结构模型年玻尔提出的核式定态结构模型 第一章第一章 原子的基本状况原子的基本状况14第14页，共43页，编辑于2022年，星期五原子物理学 1.2 原子
14、的核式结构原子的核式结构 玻尔原子结构模型的基本观点是：玻尔原子结构模型的基本观点是：原子中的电子在具有确定半径的圆周轨道（原子中的电子在具有确定半径的圆周轨道（orbit)上绕原上绕原子核运动，不辐射能量；子核运动，不辐射能量；在不同轨道上运动的电子具有不同的能量（在不同轨道上运动的电子具有不同的能量（E），且能量是量），且能量是量子化的，轨道能量值依子化的，轨道能量值依n（1，2，3，.）的增大而升高，）的增大而升高，n称称为量子数。而不同的轨道则分别被命名为为量子数。而不同的轨道则分别被命名为K（n=1)、L(n=2)、N(n=3)、O(n=4)、P(n=5)；当且仅当电子从一个轨道跃迁
15、到另一个轨道时，才会辐当且仅当电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时，才会辐射或吸收能量。如果辐射或吸收的能量以光的形式表现并被记射或吸收能量。如果辐射或吸收的能量以光的形式表现并被记录下来，就形成了光谱。录下来，就形成了光谱。第一章第一章 原子的基本状况原子的基本状况15第15页，共43页，编辑于2022年，星期五原子物理学 1.2 原子的核式结构原子的核式结构附：玻尔于附：玻尔于1885年年10月月7日出生日出生丹麦丹麦哥本哈根一知识哥本哈根一知识分子家庭。父亲是分子家庭。父亲是哥本哈根大学哥本哈根大学的的生理学生理学教授，从小教授，从小受到家庭的熏陶并得到良好教育，使他知识视野很广，受到家庭的
16、熏陶并得到良好教育，使他知识视野很广，大学毕业后同大学毕业后同卢瑟福卢瑟福共创原子科学的新时代。于共创原子科学的新时代。于1913年综合了马克斯年综合了马克斯卡尔卡尔欧内斯特欧内斯特路德维希路德维希普朗克普朗克的量子理论，爱因斯坦的的量子理论，爱因斯坦的光子光子理论和理论和E卢瑟福的原子模型，提出了新的原子模型，即后来被称卢瑟福的原子模型，提出了新的原子模型，即后来被称玻尔理论玻尔理论。这理论成功地解释了氢光。这理论成功地解释了氢光谱并排出了新的元素周期表。谱并排出了新的元素周期表。1922年由于对年由于对原子结构理论原子结构理论的重大贡献，获得的重大贡献，获得诺贝尔物理奖诺贝尔物理奖。193
17、0年以后研究核物理和分子生物学等，并取得重大成就。和许多年以后研究核物理和分子生物学等，并取得重大成就。和许多科学家科学家共同研制共同研制了世界上第一颗原子弹。玻尔的一生得到过很多荣誉，除诺贝尔物理奖外，还获得过英国、了世界上第一颗原子弹。玻尔的一生得到过很多荣誉，除诺贝尔物理奖外，还获得过英国、挪威挪威、意大利、意大利、美国美国、德国、丹麦给予科学家的最高奖赏。得到各种学术头衔、名誉学位，会员、德国、丹麦给予科学家的最高奖赏。得到各种学术头衔、名誉学位，会员资格比任何一位同时代的科学家都多。他热爱祖国，以他的决心和胆识，谢绝各种外来的资格比任何一位同时代的科学家都多。他热爱祖国，以他的决心和
18、胆识，谢绝各种外来的高薪聘请，在一个人口不到五百万的丹麦国建立起物理学的国际中心，把哥本哈根建成了高薪聘请，在一个人口不到五百万的丹麦国建立起物理学的国际中心，把哥本哈根建成了物理学家物理学家“朝拜的圣地朝拜的圣地”。他的一生就是不断地进取和创造。他的一生就是不断地进取和创造。第一章第一章 原子的基本状况原子的基本状况16第16页，共43页，编辑于2022年，星期五原子物理学1.2 原子的核式结构原子的核式结构二、二、粒子的散射实验粒子的散射实验 P9-12 粒子是放射性物体中发射出来的快速粒子，它具有氦原子粒子是放射性物体中发射出来的快速粒子，它具有氦原子那样的质量，是电子质量的那样的质量，
19、是电子质量的7300倍，它带两个单位的正电荷，后倍，它带两个单位的正电荷，后来证明它就是氦原子核。来证明它就是氦原子核。第一章第一章 原子的基本状况原子的基本状况17第17页，共43页，编辑于2022年，星期五原子物理学1.2 原子的核式结构原子的核式结构二、二、粒子的散射实验粒子的散射实验 P9-12 1、装置、装置 P9 他们所用仪器的布置大致如图他们所用仪器的布置大致如图1.1所示。所示。第一章第一章 原子的基本状况原子的基本状况18第18页，共43页，编辑于2022年，星期五原子物理学1.2 原子的核式结构原子的核式结构二、二、粒子的散射实验粒子的散射实验 P9-12 2、现象、现象
20、P9 粒子受铂的薄膜散射时，绝大多数的粒子如以前所观粒子受铂的薄膜散射时，绝大多数的粒子如以前所观察到的，平均只有察到的，平均只有23度的偏转，但有度的偏转，但有 的的 粒子偏转大于粒子偏转大于 ，其中有接近，其中有接近 的。的。第一章第一章 原子的基本状况原子的基本状况19第19页，共43页，编辑于2022年，星期五原子物理学1.2 原子的核式结构原子的核式结构二、粒子的散射实验二、粒子的散射实验 P9-12 3、解释、解释 P10 （1）用汤姆逊模型解释，遇到困难。）用汤姆逊模型解释，遇到困难。P1011第一章第一章 原子的基本状况原子的基本状况20第20页，共43页，编辑于2022年，星
21、期五原子物理学1.2 原子的核式结构原子的核式结构二、粒子的散射实验二、粒子的散射实验 P9-12 3、解释、解释 P10 （2）用卢瑟福核式结构模型就可以解释。）用卢瑟福核式结构模型就可以解释。P11-12第一章第一章 原子的基本状况原子的基本状况21第21页，共43页，编辑于2022年，星期五原子物理学1.2 原子的核式结构原子的核式结构三、三、粒子散射理论粒子散射理论 P121、偏转角、偏转角 与瞄准距与瞄准距 的关系的关系 （1）第一章第一章 原子的基本状况原子的基本状况22第22页，共43页，编辑于2022年，星期五原子物理学1.2 原子的核式结构原子的核式结构三、三、粒子散射理论粒
22、子散射理论 P121、偏转角、偏转角 与瞄准距与瞄准距 的关系的关系 换带电为的其他粒子来打向靶核，则换带电为的其他粒子来打向靶核，则 （1）第一章第一章 原子的基本状况原子的基本状况23第23页，共43页，编辑于2022年，星期五原子物理学例题例题1.1 (P18，15)动动能能为为 的的质质子子与与静静止止的的钍钍原原子子核核（）发发生生弹弹性性碰碰撞撞时时，在在远远离离原原子子核核的的地地方方相相对对于于初初始始运运动动方方向向偏偏转转 ，试试求求这这一一质质子子对钍核的瞄准距离。对钍核的瞄准距离。第一章第一章 原子的基本状况原子的基本状况24第24页，共43页，编辑于2022年，星期五
23、原子物理学例题例题1.1 (P18，15)动动能能为为 的的质质子子与与静静止止的的钍钍原原子子核核（）发发生生弹弹性性碰碰撞撞时时，在在远远离离原原子子核核的的地地方方相相对对于于初初始始运运动动方方向向偏偏转转 ，试试求求这这一质子对钍核的瞄准距离。一质子对钍核的瞄准距离。第一章第一章 原子的基本状况原子的基本状况25第25页，共43页，编辑于2022年，星期五原子物理学例题例题1.2 （P19，16）若若动动能能为为 的的粒粒子子被被金金核核（）散散射射，当当瞄瞄准准距距分分别别为为 ，和和 时时，散散射射角角各各为为多多大大？（忽忽略略金金核核的的反反冲）冲）第一章第一章 原子的基本状
24、况原子的基本状况26第26页，共43页，编辑于2022年，星期五原子物理学第一章第一章 原子的基本状况原子的基本状况27第27页，共43页，编辑于2022年，星期五原子物理学作业：作业：P20，1第一章第一章 原子的基本状况原子的基本状况28第28页，共43页，编辑于2022年，星期五原子物理学1.2 原子的核式结构原子的核式结构三、三、粒子散射理论粒子散射理论 P122、卢瑟福散射公式、卢瑟福散射公式 P12 （5）第一章第一章 原子的基本状况原子的基本状况29第29页，共43页，编辑于2022年，星期五原子物理学1.2 原子的核式结构原子的核式结构四、卢瑟福理论的实验验证四、卢瑟福理论的实
25、验验证 P1417 上述理论是建立在这样一个原子模型的基础上的，就是原子上述理论是建立在这样一个原子模型的基础上的，就是原子的带正电部分集中在很小的体积中，但它占有原子绝大部分的质的带正电部分集中在很小的体积中，但它占有原子绝大部分的质量，量，粒子在它外边运动，受原子全部正电荷粒子在它外边运动，受原子全部正电荷Ze 的库仑力的作用。的库仑力的作用。如果实际确是如此，那么实验的结果应该与理论公式（如果实际确是如此，那么实验的结果应该与理论公式（5）符合。）符合。第一章第一章 原子的基本状况原子的基本状况30第30页，共43页，编辑于2022年，星期五原子物理学1.2 原子的核式结构原子的核式结构
26、四、卢瑟福理论的实验验证四、卢瑟福理论的实验验证 P1417 第一章第一章 原子的基本状况原子的基本状况31第31页，共43页，编辑于2022年，星期五原子物理学1.2 原子的核式结构原子的核式结构四、卢瑟福理论的实验验证四、卢瑟福理论的实验验证 P1417 第一章第一章 原子的基本状况原子的基本状况32第32页，共43页，编辑于2022年，星期五原子物理学1.2 原子的核式结构原子的核式结构四、卢瑟福理论的实验验证四、卢瑟福理论的实验验证 P1417 第一章第一章 原子的基本状况原子的基本状况33第33页，共43页，编辑于2022年，星期五原子物理学1.2 原子的核式结构原子的核式结构五、原
27、子核的大小的推断五、原子核的大小的推断 P1718 由上述验证步骤既肯定了在一定范围内实验与理论一致，可知由上述验证步骤既肯定了在一定范围内实验与理论一致，可知粒子确在原子的整个正电量的库仑场中运动，那就是说粒子确在原子的整个正电量的库仑场中运动，那就是说粒子仍在原粒子仍在原子核之外，这就可以用理论有效范围的实验数据，按理论来推算子核之外，这就可以用理论有效范围的实验数据，按理论来推算粒粒子达到离原子核最小的距离，这也就是原子核半径的上限。子达到离原子核最小的距离，这也就是原子核半径的上限。（8）结论：原子核半径的数量级为 米。（P18）第一章第一章 原子的基本状况原子的基本状况34第34页，
28、共43页，编辑于2022年，星期五原子物理学1.2 原子的核式结构原子的核式结构六、六、对对 粒子散射实验的回顾与一些说明粒子散射实验的回顾与一些说明 P1819 有了结论以后，对有些问题可以进一步说明，在理论的推有了结论以后，对有些问题可以进一步说明，在理论的推演中还包含着两个假定：演中还包含着两个假定：（1）在计算散射总截面时，把单原子的散射截面乘以原子）在计算散射总截面时，把单原子的散射截面乘以原子数，这就假定在金属箔中原子核前后不互相遮蔽；数，这就假定在金属箔中原子核前后不互相遮蔽；（2）通过金属箔的）通过金属箔的粒子只经过一次散射，实验的具体情况是粒子只经过一次散射，实验的具体情况是
29、否这样否这样?（P18）第一章第一章 原子的基本状况原子的基本状况35第35页，共43页，编辑于2022年，星期五原子物理学1.2 原子的核式结构原子的核式结构六、六、对对 粒子散射实验的回顾与一些说明粒子散射实验的回顾与一些说明 P1819 对第一个假定，我们这样理解：所用金属箔是很薄的。例如所用对第一个假定，我们这样理解：所用金属箔是很薄的。例如所用金属箔的厚度有到金属箔的厚度有到510-7米的，可是金原子的直径只有差不多米的，可是金原子的直径只有差不多310-10米，这样还有一千多个原子的厚度。但如果考虑原子核与米，这样还有一千多个原子的厚度。但如果考虑原子核与原子半径之比至多是原子半径
30、之比至多是10-14/10-10=10-4，原子核的几何截面至多是，原子核的几何截面至多是原子的原子的10-8，则原子核很小，核间的空间很大。这样，前后遮蔽的，则原子核很小，核间的空间很大。这样，前后遮蔽的机会不大。如果厚度增加，当然遮蔽的机会就大起来。机会不大。如果厚度增加，当然遮蔽的机会就大起来。第一章第一章 原子的基本状况原子的基本状况36第36页，共43页，编辑于2022年，星期五原子物理学1.2 原子的核式结构原子的核式结构六、六、对对 粒子散射实验的回顾与一些说明粒子散射实验的回顾与一些说明 P1819 对第二个假定，我们理解：对第二个假定，我们理解：粒子通过金属箔，经过了好多粒子
31、通过金属箔，经过了好多原子核的附近，实际是经过多次散射的。但如上文所说，原子原子核的附近，实际是经过多次散射的。但如上文所说，原子核很小，核间空间很大，因此，核很小，核间空间很大，因此，粒子通过金属箔时，多次非粒子通过金属箔时，多次非常接近原子核的机会还是不大，只有瞄准距离常接近原子核的机会还是不大，只有瞄准距离b小时，散射角小时，散射角才大。实际观察到的较大的才大。实际观察到的较大的角可以设想是由于一次大角散射角可以设想是由于一次大角散射和多次小角散射合成的。但多次小角散射左右上下各方向都有和多次小角散射合成的。但多次小角散射左右上下各方向都有可能，合并起来会抵消一部分，而且每次都小，合并产
32、生的方可能，合并起来会抵消一部分，而且每次都小，合并产生的方向改变比一次大角散射要小。因此有大角散射存在的情况下，向改变比一次大角散射要小。因此有大角散射存在的情况下，小角散射可以不计。一次散射理论可以适用。小角散射可以不计。一次散射理论可以适用。第一章第一章 原子的基本状况原子的基本状况37第37页，共43页，编辑于2022年，星期五原子物理学1.2 原子的核式结构原子的核式结构六、六、对对 粒子散射实验的回顾与一些说明粒子散射实验的回顾与一些说明 P1819 再提一下电子的问题，按原子的核式模型，原子核外边还有电子存在。由于粒子的质量比电子大7300 倍，粒子的运动，如以前所说，受电子的影
33、响是微不足道的。所以粒子散射理论中不需要把电子考虑进去。第一章第一章 原子的基本状况原子的基本状况38第38页，共43页，编辑于2022年，星期五原子物理学1.2 原子的核式结构原子的核式结构六、六、对对 粒子散射实验的回顾与一些说明粒子散射实验的回顾与一些说明 P1819 从以上讨论，可见关于粒子散射的实验与理论充分证明了原子的核式结构。在这个结构中，有一个带正电的中心体原子核，所带正电的数值是原子序数乘单元电荷值。原子核的半径在10-15到10-14米之间。原子核外边散布着带负电的电子。但原子质量的绝大部分是原子核的质量。这样一个原子的核式模型在卢瑟福提出后很快被大家接受，认为它代表了原子
34、的真实情况。第一章第一章 原子的基本状况原子的基本状况39第39页，共43页，编辑于2022年，星期五原子物理学1.3 同位素同位素P1920 本世纪初已发现有原子量不同而化学性质相同的元素。这些本世纪初已发现有原子量不同而化学性质相同的元素。这些元素既有相同的化学性质，因而有相同的元素名称，在化学周期元素既有相同的化学性质，因而有相同的元素名称，在化学周期表中处在同一地位，有相同的原子序数，这些称为同位素。例如表中处在同一地位，有相同的原子序数，这些称为同位素。例如自然界中的氧含有三种同位素，它们的原子量很近于自然界中的氧含有三种同位素，它们的原子量很近于16、17和和18。碳在自然界中也有
35、两个同位素，除原子量为。碳在自然界中也有两个同位素，除原子量为12的同位素的同位素外，还有一个原子量接近外，还有一个原子量接近13的同位素。在的同位素。在1.1节中说到原子量是以节中说到原子量是以碳碳12的质量定为质量定为的质量定为质量定为12.00000为标准的。表为标准的。表1.4中开列了少中开列了少数元素的同位素及它们的质量（以碳数元素的同位素及它们的质量（以碳12为标准）和自然界中的含为标准）和自然界中的含量。量。第一章第一章 原子的基本状况原子的基本状况40第40页，共43页，编辑于2022年，星期五原子物理学1.3 同位素同位素P1920 第一章第一章 原子的基本状况原子的基本状况
36、41第41页，共43页，编辑于2022年，星期五原子物理学1.3 同位素同位素P1920 同位素的质量和相对含量可由光谱学的方法加以测量。另有一同位素的质量和相对含量可由光谱学的方法加以测量。另有一类利用磁场和电场对离子径迹的作用的方法，这样装置的仪器称作类利用磁场和电场对离子径迹的作用的方法，这样装置的仪器称作质谱仪和质谱计。前者主要是测量各种同位素的质量的，也可以从质谱仪和质谱计。前者主要是测量各种同位素的质量的，也可以从而估计含量，后者主要是用来辨认同位素和测量含量的。质谱仪和而估计含量，后者主要是用来辨认同位素和测量含量的。质谱仪和质谱计有好几种设计，这里不介绍了。质谱计有好几种设计，这里不介绍了。一种元素的诸同位素既有相同的原子序数，它们的原子一种元素的诸同位素既有相同的原子序数，它们的原子核所带正电量是相同的，核外电子数因而也相同。可是质核所带正电量是相同的，核外电子数因而也相同。可是质量不同，可见差别在原子核上。这是在原子核物理学中要量不同，可见差别在原子核上。这是在原子核物理学中要讨论的。讨论的。第一章第一章 原子的基本状况原子的基本状况42第42页，共43页，编辑于2022年，星期五原子物理学第一章第一章 原子的基本状况原子的基本状况43第43页，共43页，编辑于2022年，星期五