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1、物质微观结构复习一、一、人类对物质微观结构的探索人类对物质微观结构的探索历史历史卢卢瑟瑟福福 查查德德威威克克汤汤姆姆孙孙 贝贝克克勒勒尔尔年份年份 物理学家物理学家贡献贡献历史意义历史意义相关实验相关实验189618971898居里夫居里夫妇妇19041905爱爱因斯坦因斯坦 建立狭义相对论、提建立狭义相对论、提出光量子论解释光电出光量子论解释光电效应效应推推动动了物理学理了物理学理论论的革的革命命光光电电效效应应贝可勒尔贝可勒尔汤姆孙汤姆孙汤姆孙汤姆孙发现铀的放射性发现铀的放射性现象现象证明证明原子核原子核具有复具有复杂结构，标志着原杂结构，标志着原子核物理学的开始子核物理学的开始 铀盐的
2、感光铀盐的感光实验实验发现电子发现电子打破打破原子原子不可再分的不可再分的旧观念，标志人类对旧观念，标志人类对物质微观结构认识的物质微观结构认识的新起点新起点测定测定阴极射线阴极射线粒子的比荷粒子的比荷发规了钋和镭发规了钋和镭提出了原子的提出了原子的“葡萄干蛋糕葡萄干蛋糕”模型模型年份年份物理学家物理学家贡贡献献历历史意史意义义相关相关实验实验190919111913密立根密立根对电对电子的子的电电荷荷进进行了行了精密的精密的测测量量高精度高精度测测定元定元电电荷荷电电量量密立根油滴密立根油滴实验实验玻玻尔尔1915爱爱因斯坦因斯坦建立广建立广义义相相对论对论 公公认为认为人人类类思想思想史中
3、最史中最伟伟大的成大的成就之一就之一191919251927海森伯、薛定海森伯、薛定谔谔等人等人创创立量子力学立量子力学创创立了微立了微观观世界的力世界的力学体系学体系1932海森伯和伊万年海森伯和伊万年科科 卢瑟福卢瑟福在实验基础上提在实验基础上提出原子核式结构出原子核式结构开始了研究原子核开始了研究原子核的历史，人类对原的历史，人类对原子结构认识迈出了子结构认识迈出了一大步一大步粒子散射粒子散射实验实验建立玻尔模型，用量子跃建立玻尔模型，用量子跃迁假说解释了氢原子光谱迁假说解释了氢原子光谱对量子论和量子力学对量子论和量子力学的建立起了重要作用的建立起了重要作用 卢瑟福卢瑟福第一次实现了原子
4、核的第一次实现了原子核的人工转变，发现质子人工转变，发现质子成为人们研究原子核和成为人们研究原子核和应用核技术的重要手段应用核技术的重要手段粒子轰粒子轰击氮核击氮核发现中子发现中子完整对原子核结构的认完整对原子核结构的认识，促进了核裂变研究识，促进了核裂变研究的发展和核能的利用的发展和核能的利用 粒子轰击铍粒子轰击铍核的重复实核的重复实验验提出原子核组成的假说提出原子核组成的假说查德威克查德威克粒子源、金箔、荧光屏、显微镜粒子源、金箔、荧光屏、显微镜n实验的主要装置：实验的主要装置：粒子散射实验粒子散射实验n实验现象：实验现象：n各装置的作用是什么？各装置的作用是什么？1 1）绝大多数）绝大多
5、数与原来运动方向偏离不多与原来运动方向偏离不多2 2）少数）少数产生较大角度偏转产生较大角度偏转3)3)极少数极少数产生超过产生超过9090的大角度偏转的大角度偏转4)4)个别个别甚至被弹回（甚至被弹回（180180）实验的结果与汤姆孙模型产生了矛盾实验的结果与汤姆孙模型产生了矛盾n用金箔的原因：用金箔的原因：1 金的延展性很好，可以做得非常薄2 金的原子量比较大，相应地散射效果比较好n粒子源的作用：粒子源的作用：发射发射粒子粒子n荧光屏、显微镜的作用：荧光屏、显微镜的作用：检测粒子粒子的偏转方向和测量不同方向上粒子数目n整个装置处于真空中整个装置处于真空中n粒子散射实验结果与汤姆孙模型的矛粒
6、子散射实验结果与汤姆孙模型的矛盾盾n由于电子质量非常小，由于电子质量非常小，粒子与电子碰撞后几乎不受影响粒子与电子碰撞后几乎不受影响n穿过汤姆孙模型不应产生大角度偏转穿过汤姆孙模型不应产生大角度偏转n粒子沿垂直运动方向受正电部分的影响（斥力）差别很小粒子沿垂直运动方向受正电部分的影响（斥力）差别很小在原子的中心有一个在原子的中心有一个很小很小的核，叫原子核的核，叫原子核原子的原子的全部正电荷全部正电荷和和几乎全部质量几乎全部质量都集中在原子核里都集中在原子核里带负电的带负电的电子电子在核外在核外绕核运动绕核运动n核式结构模型的主要内容是什么？核式结构模型的主要内容是什么？核式结构又叫行星结构核
7、式结构又叫行星结构 核式结构模型对实验结果的解释核式结构模型对实验结果的解释n离核离核较远较远的的粒子受到的斥力比较小，偏转不明显粒子受到的斥力比较小，偏转不明显n离核离核较近较近的的粒子受到的斥力比较大，偏转明显粒子受到的斥力比较大，偏转明显n离核离核越近越近的的粒子受到的斥力越大，偏转角度粒子受到的斥力越大，偏转角度越大越大n n粒子散射实验现象粒子散射实验现象1、绝大多数 粒子穿过金箔后仍沿原来方向前进2、少数 粒子发生了较大的偏转3、极少数粒子的偏转超过904、个别甚至几乎达到180 n第一条现象说明，原子中绝大部分是空的n第二、三现象可看出，粒子受到较大的库仑力作用n第四条现象可看出
8、，粒子在原子中碰到了比他质量大的多的东西n实验结果表明，原子的内部绝大部分是空实验结果表明，原子的内部绝大部分是空的的n卢瑟福根据卢瑟福根据粒子散射实验的数据计算出粒子散射实验的数据计算出了了原子核的半径原子核的半径的数量级为的数量级为10-14-10-15m原子核原子核的人工的人工转变转变发发现现人人实验装置实验装置实验现实验现象象核反应方核反应方程程发现发现意义意义质子的质子的发现发现中子的中子的发现发现卢卢瑟瑟福福查查德德威威克克未知中性未知中性射线轰击射线轰击石蜡会放石蜡会放出巨大能出巨大能量的质子量的质子156156页页158158页页原子核的表示原子核的表示nX：元素符号元素符号n
9、Z：质子数质子数nA：质量数质量数=原子序数原子序数=电荷数电荷数 =核子数核子数原子核原子核核外电子核外电子质子质子中子中子核核子子n指出指出 和和 各有几个核子各有几个核子?几个质子几个质子?几个中子几个中子?Th23490Th23290232;234;90;90;14214290;90;144144Th23290Th23490放射性同位素放射性同位素0e2e带电荷量光子流光子流(高高频电频电磁波磁波)高速高速电电子流子流高速高速氦核氦核流流组成射射线线射射线线射射线线种种类类符号速度0.1c0.99cc(光速)很弱很弱较较弱弱很很强强对空气的电离作用最最强强，能，能穿透穿透几厘几厘米米的
10、的铅铅板板较较强强，能穿透，能穿透几毫几毫米米的的铝铝板板最弱，用最弱，用纸纸能能挡挡住住贯穿本领不偏不偏转转与与射射线线反向偏反向偏转转向向负负极板偏极板偏转转在电场中射射线线射射线线射射线线种种类类质量4mp零零电源nBnA 金属板核内核内1个中子个中子转转化化为为1个个质质子和子和1个个电电子子2个个质质子和子和2个中子个中子结结合成一个整体射出合成一个整体射出衰变实质衰变方程衰衰变变衰衰变变衰衰变类变类型型射线产生原因射线产生原因：发生发生衰变或衰变或衰变时产生的新核有的具有过多的能衰变时产生的新核有的具有过多的能量，这时它就会辐射出量，这时它就会辐射出光子。因此，光子。因此，射线是伴
11、随射线是伴随射线射线射线产生射线产生如如图图，纵纵坐坐标标表示某放射性物表示某放射性物质质中未衰中未衰变变的原子核数（的原子核数（N）与原来与原来总总原子核数（原子核数（N0）的比）的比值值，横坐，横坐标标表示衰表示衰变变的的时间时间，则则由由图线图线可知可知该该放射性物放射性物质质的的半衰期半衰期为为_天，若将天，若将该该放射性物放射性物质质放在高温、高放在高温、高压压或或强强磁磁场场等等环环境中，境中，则则它的半它的半衰期将衰期将_（填（填“变长变长”、“不不变变”或或“变变短短”）3.8/天天不变不变14C是一种半衰期为5730年的放射性同位素，若考古工作者探测到某古木中14C的含量为原
12、来的1/4，则该古树死亡时间距今大约（）（A）22920年（B）11460年（C）5730年（D）2865年B怎样探测放射线？怎样探测放射线？(1)云室云室探测探测射线径迹射线径迹(2)盖革盖革米勒计数器米勒计数器(3)半导体探测器半导体探测器放射线有哪些应用？放射线有哪些应用？金属探伤金属探伤使使DNA发生突变，用于生物工程和医疗发生突变，用于生物工程和医疗作为示踪原子作为示踪原子n放射性辐射的防护放射性辐射的防护 辐射的防范暴露在过量辐射中的普遍症状辐射的防范暴露在过量辐射中的普遍症状是恶心、呕吐等，皮肤上会出现溃烂。一旦是恶心、呕吐等，皮肤上会出现溃烂。一旦沾上放射性物质后要用肥皂和大量清水彻底沾上放射性物质后要用肥皂和大量清水彻底冲洗整个身体，并立即寻求医治。冲洗整个身体，并立即寻求医治。下列材料可使放射性辐射的穿透力减低一半：下列材料可使放射性辐射的穿透力减低一半：材料材料铅铅 钢铁钢铁混凝土混凝土砖砖土壤土壤木材木材 雪雪 厚度厚度(m)0.012 0.021 0.066 0.60 1.0 2.6 6.0人工人工控制控制人工人工转变转变自自发发衰衰变变自自发发衰变衰衰变变核反核反应应方程典例方程典例可控性可控性类类型型ABDABD在卢瑟福粒子散射实验中，金箔中的原子核可以看作静止不动，下列各图画出的是其中两个粒子经历金箔散射过程的径迹，其中正确的是（）C C