对粒子散射实验的探讨

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1、对α粒子散射实验的探讨山东泰安　　许其宝一、关于α粒子α粒子是从放射性物质（如铀和镭）中发射出来的粒子，带两个单位正电荷，质量为氢原子的4倍实际是氦原子核，射出时的速度的为光速的1/10，α粒子的电离作用很强，因此在空气中只能前进几厘米。另外，由于α粒子射出速度大，具有足够的能量，α粒子还能使荧光物质发光。二、为什么用α粒子散射实验研究原子结构原子结构无法直接观察到，要用高速离子进行轰击，根据粒子的散射情况分析判断原子的结构，而α粒子有足够能量，可以穿过原子，并且利用荧光作用可观察α粒子的散射情况，所以选取α粒子进行散射实验。三、为什么α粒

2、子散射实验用金箔？其它金属能行吗？要准确了解α粒子与靶原子间的单个原子作用，应把靶做得越弱越好，否则，将多次碰撞将掩盖单次作用产生的现象。而金的优点是：延展性好，易被拉成薄片，还有其原子序数大，α粒子与金核间的库仑力大，发生偏转时明显，所以选金做α粒子散射实验。除金外，还可以用银、铂等重金属，但不能用铝等轻金属。四、还应注意的是α粒子散射实验的装置一定要抽成真空，原因主要是由于α粒子的电离作用，若在空气中由于电离α粒子只能前进几厘米。五、关于α粒子散射的实验结论与核式结构模型。1、绝大多数α粒子没有明显偏转，说明原子内部绝大部分是空的，原因

3、是金箔厚度大约1μm，金原子直径大约3×10－10m，相当于三千多金原子的厚度，而绝大多数α粒子不偏转说明这些α粒子受金原子的作用力很小，故金原子内部绝大部分是空的。2、极少数α粒子发生大角度偏转，有的甚至偏转角达180°。说明带正电的物质集中在体积很小的范围内，叫原子核。因为电子质量是α粒子质量的1/7300倍，对α粒子的偏转几乎没有影响，与电子正碰也不会被反弹，只能是带正电的物质对极少数α粒子的影响，发生反弹的是α粒子与正电物质的正碰，故带正电物质体积很小，称为原子核。原子核式结构模型与地球卫星山东泰安　　田伟卢瑟福核式结构模型是研究了

4、α粒子散射实验的结论，结合行星绕太阳运转的规律提出的，玻尔在原子核式结构的基础上提出了三个基本假设，即玻尔理论，建立了玻尔原子模型，在学习中可以把原子模型和行星绕太阳运转，卫星绕地球运转结合起来，找到它们的异同，从而起到加深理解、促进记忆的作用。相似之处：1、卫星绕地球运转轨道一般可看成圆，万有引力提供向心力，即氢原子中电子绕核做圆周运动向心力为库仑力。即112、做圆周运动的线速度，角速度等物理量随半径的变化规律相似。卫星线速度角速度ω=电子绕核线速度角速度ω=随r的增大，它们的线速度、角速度均减小。3、卫星，电子做圆周运动时，动能、势能、

5、总能量随半径变化的规律相似。半径越大，卫星动能越小，重力势能越大，总能量越大。半径越大，电子动能越小，电势能越大，总能量越大。不同之处：①研究卫星时往往是地面为零势能面，卫星重力势能为正值；研究电子绕核运转时往往选无限远处为零电势能面，电子的电势能为负值。②卫星的轨道半径没有限制，可以连续变化，而由玻尔理论可知，电子绕核运转的轨道半径是不连续的。谈氢原子的能级跃迁山东泰安　毛慧颍根据玻尔理论，原子从一种能量状态跃迁到另一种能量状态，要辐射或吸收一定频率的光子，光子的频率符合hv=E2－E1，h为普郎克恒量，E2、E1分别为两能级对应的能量，

6、对这一知识点清常见的考题有两类。1、氢原子从高能级向低能级跃迁问题，氢原子从第n能级向低能级跃迁时，发出不同频率光子的可能数为。例1、有一群氢原子处于n=3的激发态，那么这些氢原子发生跃迁时最多能辐射条光谱线，其中频率最低的光波长为m。解析：光谱线条数为N=，取n=3得N=3条，频率最低的是由n=3跃迁到n=2发出的光，由hv=E3－E2得v=将E1=－13.6ev=－13.6×1.6×10－19Jh=6.6×10－34代入上式得v=0.45×1015Hzλ==6.5×10－7m答案：3条；6.5×10-7m点拨：本题为一群氢原子，若为一个

7、氢原子，光谱线最多的条数将为N=2，因为一氢原子或者从n=3的能量状态直接跃到n=1的能量状态，只能发出一种频率的光子；或者从n=3跃到n=2的能量状态，再由n=2的能量状态跃到n=1的能量状态，发出两种频率的光子。两种情况不可同时发生，故光谱条数最多为2条。例2：现有1200个氢原子被激发到量子数为4的能级上，若这些受激氢原子最后都回到基态，则在此过程中发出的光子总数是多少（假定处在量子数为n的激发态的氢原子跃迁到各较低能级的原子数都是处在该激发态能级上的原子总数的）A、2200B、2000C、1200D、2400111234400400

8、4004002002002001200图1解析：解答本题的关键是要理解透题意中的“假定处在量子数为n的激发态的氢原子跃迁到各较低能级的原子数都是处在该激发态能级上的原子总数的”这