原子结构模型的演变
图片预览
文档简介
(共21张PPT)
Plum Pudding Model
（1）原子中有什么？
（2）原子中各成分如何相互作用、影响联系的？
（3）它们是怎么运动的？
科技馆卢瑟福α粒子散射实验装置
1909年起，卢瑟福开始指导盖革(H.Geiger)和马斯登(E.Marsden)做α粒子轰击金箔的散射实验。
1895年伦琴发现X射线
1896年贝克勒尔发现放射性
1878年克鲁克斯发现阴极射线射线
1898年卢瑟福发现α射线和β射线
1899年汤姆生测定了自由电子电荷
1897年汤姆生测定了阴极射线粒子荷质比
1905年爱因斯坦提出光量子假设
1903年汤姆生提出
Plum Pudding 模型
几乎同时，长岗半太郎提出Saturnian模型
1803年，英语教师及自然哲学家约翰·道尔顿（John Dalton）用原子的概念解释了为什么不同元素总是呈整数倍反应，即倍比定律（law of multiple proportions）。他提出每一种元素只包含唯一一种原子，而这些原子相互结合起来就形成了化合物。
1-1如何通过实验观察认识原子结构, 是通过观察、推理或想象？
盖革与马斯登是如何计数粒子的？
1-2盖革与马斯登的粒子散射实验数据如何证实卢瑟福的原子有核模型？
黑箱作业体验
1-3你如何通过实验观察认识箱内物质结构, 是通过观察、推理或想象？
1-4这项探究活动如何改进，更好的解释卢瑟福模型？
【实验证据】
1.实验发现大多数α粒子散射角很小，
平均只有2°~ 3°的偏转；
2.约1/8000散射大于90°；
3.极个别的散射角等于180°
【理论支撑】
库仑定律
【原有模型】
【存在问题 】
西瓜模型无法解释α粒子
散射实验中的大角度散射
【比较启发】
【模型修正 】
正电荷只能集中
在一个很小的核心
【分析验证 】
【创建新模 】
2-1对于卢瑟福原子结构模型与“行星-太阳”体系类比,可比的特征有哪些？（如太阳——原子核）
库伦定律与 万有引力定律类比
2-2从关系、属性等
角度绘制类比图像
【理论支撑】
量子理论
【原有模型】
【存在问题 】
稳定性
【模型假设 】
有轨（定态跃迁）
【分析验证 】
【创建新模 】
按照经典电动力学,当带电粒子有加速度时,就会辐射;电子轨道半径会连续缩小，最终电子会落到原子核上,造成原子坍塌；但原子并未坍塌。
且经典理论认为，原子光谱，是电子运动发射出来的电磁波，它频率等于辐射运动的频率。由于轨道缩小，其运动频率变化，光谱应是变化的；但实际上原子光谱是十分稳定的。
【数学计算】
氢原子光谱
玻尔
玻尔以阴阳太极图(见图)作为家族的族徽，上面写有拉丁语“对立即互补”，以标示这貌似简单、实为诡秘的互补原理。看来，玻尔对来自东方的神秘理论，有着浓厚的兴趣。
【创建新模 】
1895年，成为汤姆生的学生；
1898年，发现α射线和β射线
1908年，获得该年度的诺贝尔化学奖；
1909年，α粒子散射实验，
1911年，提出了原子核式结构模型；
1912年，成为玻尔的老师；
1919年，首次实现了元素的人工转变，用α粒子轰击氮原子，发现质子；
1920年，预言中子的存在， 1932年被查德威克用α粒子轰击铍原子证实；
1921年，助手索迪获诺贝尔化学奖；
1922年，学生阿斯顿获诺贝尔化学奖；
1922年，学生玻尔获诺贝尔物理学奖；
1927年，助手威尔逊获诺贝尔物理学奖；
1935年，学生查德威克诺贝尔物理学奖；
1948年，助手布莱克特获诺贝尔物理学奖；
1951年，学生科克拉夫特和瓦耳顿，共同获得诺贝尔物理奖；
1978年，学生卡皮查获诺贝尔物理奖……
据3月25日报道，经过6年的奋战，我国号称“超级显微镜”的散裂中子源计划已经于东莞圆满收官。别看这东西不大，造价居然高达23亿元，是绝对的高科技。
散裂中子源的建成意味着继美日英之后，我国成为世界上第四个拥有散裂中子源的国家，是我国在微观领域的又一次突破。
中国散裂中子源靶心全貌
Plum Pudding Model
（1）原子中有什么？
（2）原子中各成分如何相互作用、影响联系的？
（3）它们是怎么运动的？
科技馆卢瑟福α粒子散射实验装置
1909年起，卢瑟福开始指导盖革(H.Geiger)和马斯登(E.Marsden)做α粒子轰击金箔的散射实验。
1895年伦琴发现X射线
1896年贝克勒尔发现放射性
1878年克鲁克斯发现阴极射线射线
1898年卢瑟福发现α射线和β射线
1899年汤姆生测定了自由电子电荷
1897年汤姆生测定了阴极射线粒子荷质比
1905年爱因斯坦提出光量子假设
1903年汤姆生提出
Plum Pudding 模型
几乎同时，长岗半太郎提出Saturnian模型
1803年，英语教师及自然哲学家约翰·道尔顿（John Dalton）用原子的概念解释了为什么不同元素总是呈整数倍反应，即倍比定律（law of multiple proportions）。他提出每一种元素只包含唯一一种原子，而这些原子相互结合起来就形成了化合物。
1-1如何通过实验观察认识原子结构, 是通过观察、推理或想象？
盖革与马斯登是如何计数粒子的？
1-2盖革与马斯登的粒子散射实验数据如何证实卢瑟福的原子有核模型？
黑箱作业体验
1-3你如何通过实验观察认识箱内物质结构, 是通过观察、推理或想象？
1-4这项探究活动如何改进，更好的解释卢瑟福模型？
【实验证据】
1.实验发现大多数α粒子散射角很小，
平均只有2°~ 3°的偏转；
2.约1/8000散射大于90°；
3.极个别的散射角等于180°
【理论支撑】
库仑定律
【原有模型】
【存在问题 】
西瓜模型无法解释α粒子
散射实验中的大角度散射
【比较启发】
【模型修正 】
正电荷只能集中
在一个很小的核心
【分析验证 】
【创建新模 】
2-1对于卢瑟福原子结构模型与“行星-太阳”体系类比,可比的特征有哪些？（如太阳——原子核）
库伦定律与 万有引力定律类比
2-2从关系、属性等
角度绘制类比图像
【理论支撑】
量子理论
【原有模型】
【存在问题 】
稳定性
【模型假设 】
有轨（定态跃迁）
【分析验证 】
【创建新模 】
按照经典电动力学,当带电粒子有加速度时,就会辐射;电子轨道半径会连续缩小，最终电子会落到原子核上,造成原子坍塌；但原子并未坍塌。
且经典理论认为，原子光谱，是电子运动发射出来的电磁波，它频率等于辐射运动的频率。由于轨道缩小，其运动频率变化，光谱应是变化的；但实际上原子光谱是十分稳定的。
【数学计算】
氢原子光谱
玻尔
玻尔以阴阳太极图(见图)作为家族的族徽，上面写有拉丁语“对立即互补”，以标示这貌似简单、实为诡秘的互补原理。看来，玻尔对来自东方的神秘理论，有着浓厚的兴趣。
【创建新模 】
1895年，成为汤姆生的学生；
1898年，发现α射线和β射线
1908年，获得该年度的诺贝尔化学奖；
1909年，α粒子散射实验，
1911年，提出了原子核式结构模型；
1912年，成为玻尔的老师；
1919年，首次实现了元素的人工转变，用α粒子轰击氮原子，发现质子；
1920年，预言中子的存在， 1932年被查德威克用α粒子轰击铍原子证实；
1921年，助手索迪获诺贝尔化学奖；
1922年，学生阿斯顿获诺贝尔化学奖；
1922年，学生玻尔获诺贝尔物理学奖；
1927年，助手威尔逊获诺贝尔物理学奖；
1935年，学生查德威克诺贝尔物理学奖；
1948年，助手布莱克特获诺贝尔物理学奖；
1951年，学生科克拉夫特和瓦耳顿，共同获得诺贝尔物理奖；
1978年，学生卡皮查获诺贝尔物理奖……
据3月25日报道，经过6年的奋战，我国号称“超级显微镜”的散裂中子源计划已经于东莞圆满收官。别看这东西不大，造价居然高达23亿元，是绝对的高科技。
散裂中子源的建成意味着继美日英之后，我国成为世界上第四个拥有散裂中子源的国家，是我国在微观领域的又一次突破。
中国散裂中子源靶心全貌