原子核壳模型发现前后

 大约四十年前,梅耶和詹森分别独立地提出了原子核壳模型,成功地解释了幻数等原子核结构的主要特性.虽然这个模型并未最终解决原子核结构问题,但它应作为研究原子核结构的基础模式已为世人所公认.因此,梅耶、詹森和对群论在核谱学上的应用作出重大贡献的魏格纳一起荣获了1963年度诺贝尔物理学奖金。本文介绍发现原子核壳模型的前后经过.卢瑟福发现原子内有核存在在1906年卢瑟福发现α粒子散射现象以后,盖革和马斯顿做了大量α粒子散射的研究工作.     

关于原子模型的对话

 学生:我们学习高中物理的原子结构这部分内容,觉得现代物理知识很新奇,尤其是它的研究方法与力学和电学的研究方法很不相同.老师:你指的是研究现代物理常用的模型方法吧,那是物理学研究中最重要的方法之一.在研究原子结构时,由于我们对微观客体不能直接进行观察,所以必须通过实验获得一定的观测资料进行分析,提出一种假说,即一种原子模型去替代客观原型.模型在提出时首先要履行其解释功能,不论什么模型,它们都要能解释已知的实验现象.比如说,汤姆生模型能解释原子的电中性,卢瑟福模型能解释α粒子散射实验.学生:用模型去解释已知的实验现象,但不一定能解释将来发现的实验现象,这也算一种科学方法吗?老师:是啊！模型作为一种假说,光能解释巳知的实验现象还不够.随着实践的发展,它应该受到实践的检验,履行其判据功能,当它与新的实验结果一致时就被肯定;不一致时就被否定(扬弃)。     

原子核的空间结构

核模型的发现在卢瑟福研究原子散射α粒子时发現湯姆孙的原子模型不正确、正电荷不是按整个原子連续地分布,而是集中在它的中部——核之后,原子核物理学就产生了。这是一个革命的事件,它改变了物理科学发展的全部进程。电子——在它身上集中的全是負电的粒子——的发现只是推翻原子的旧概念的第一步。     

原子汤姆孙模型中α粒子散射角的计算

利用原子的汤姆孙模型和经典力学的方法,具体计算了α粒子穿过原子时产生的散射角.最后从理论值与卢瑟福散射实验结果的矛盾否定汤姆孙模型.     

高电荷态离子与原子碰撞激发

高电荷态离子与原子碰撞激发原子碰撞物理实验是在研究微观粒子的结构、能级、碰撞过程、能量输运过程的基础上发展起来的．通过粒子与原子的碰撞，使我们对原子的内部结构有更进一步的了解．例如：卢瑟福由α粒子的碰撞实验发现原子中心有一个核，从而他提出了核式原子模...     

最初的电子-原子散射实验为何未能得到有关原子核式结构的信息

 现代物理学的一个重要里程碑无疑是通过α粒子散射实验所建立起的原子的核式结构。这一发现不仅导致了我们对于微观物质世界的看法的革命性的改变,同时也为早期量子论的建立奠定了坚实的基础。特别是核物质以高密度的形态集中于很小的空间,即原子核的实验证据,更成为了随后的关于强相互作用问题研究的出发点。在随后的约一个世纪,有关核物质的研究丰富了我们对于物质世界的认识,并最终导致了量子色动力学(QCD)的发现。然而,由于α粒子散射的结果首先是卢瑟福(E.Rutherford)在经典力学的框架下给出的解释,这一准经典的过程对早期量子物理发展的影响更多地是在玻尔(Bohr)的氢原子光谱理论中被提及。     

核与粒子物理专业实验教学改革和探索

 物理学是以实验为基础的学科。在核与粒子物理的研究方面,卢瑟福的α粒子散射实验首次实现了人工核反应,从此开始核物理时代。在20世纪,人们通过宇宙线观测实验和高能加速器实验,发现了许多奇异粒子和不稳定的共振态粒子等,极大地促进了核与粒子物理学的发展。核与粒子物理专业实验教学在大学生的实践能力与创新能力的培养方面起着重要的作用,是培养基础实、知识宽、能力强、素质高、创新型的大学生的重要环节之一。专业实验教学实验室应是高年级本科生的实践基地。我们原有专业实验教学体系已不能适应21世纪对人才的需求。     

α粒子散射与原子核大小的测量

根据α粒子散射实验,卢瑟福在１９１１年提出了如下的原子核式结构学说：原子中的正电荷不是均匀地分布在原子大小的整个球内,而是集中在比原子体积小得多的体积内,他把这个比原子小得多的体积称为原子核,它含有除电子质量以外的原子的全部质量,电子散布在校外整个区域绕核旋转．从这一模型出发,我们可以简化α粒子与原子碰撞的模型如下： 当用α粒子轰击原子时,由于α粒子比电子重７４００倍,从动量的观点来看,原子中的电子引起α粒子的偏转是微不足道的．因而在用α粒子轰击原子时,可以忽略电子的作用,α粒子就仅受到原子核的…     

人工元素嬗变的发现和发展

一、人工元素嬗变的思想起源1.原子核模型的确立 1909年,英国物理学家卢瑟福的助手盖革(G.Geiger)和研究生马斯顿(E.Marsden)在卢瑟福的指导下,用放射源镭C放射出的α粒子轰击金箔,有很多入射α粒子被反射,这使得卢瑟福很惊讶。因为这种α粒子大角度散射的发生,用J.J.汤姆孙提出的原子模型是不可能给出合理的解释的.为了解释这种现象,1911年卢瑟福提出有核原子模型,并被以后的实验所证实.原子有核模型的确立,使原子理论的研究进入一个新的阶段,为人工元素嬗变奠定了基础.2.人工打破原子核思想的起源 盖革和马斯顿进行α粒子的散射实验,是…     

弱源—表面镀膜式α散射实验

一、引言α粒子散射实验是原子物理学发展中极为重要的早期实验之一。1910年卢瑟福(E.Rutherford)、盖革(H.Geiger)和马斯顿(E.Marsden)等用α粒子射击重金属箔,结果,粒子被分别散射到不同方向上,并发生了大角度散射,由此诞生了卢瑟福的原子行星模型。随着量子理论的发展,现在对原子结构有了进一步的认识。但在非相对论量子力学中,散射截面的计算与经典的卢瑟福公式相同。因     

α粒子散射截面新解

原子的核式结构模型可通过α粒子的散射得到证实。α粒子的散射理论是原子物理教学的重要内容。但因卢瑟福散射公式需利用理论力学的知识方能推导，导致该部分内容在普通物理教学中只能简单介绍而无法深入展开。本文介绍了一种适用于普通物理教学的求解α粒子散射截面的新方法。     

原子观的演化

1 早期原子结构模型 1.1 电子的发现和汤姆孙模型 1.1.1 电子的发现 1897年英国物理学家汤姆孙(J.J.Thomson)在研究稀薄气体放电现象时,发现了一种比原子、分子小得多的带负电荷的粒子,接着人们通过实验又知道该粒子是一切原子的组成部分,这种粒子就是电子.电子的发现表明了原子不是不可分的最小粒子.这是为揭示原子内部结构所迈出的第一步.     

粒子物理——物质微观结构研究的最前沿

 人类最早发现的“基本粒子”是电子, 1897年汤姆森(J. J. Thomson)在阴极射线中首次测得了带负电的粒子(电子)的荷质比e/m, 1899年他又测量了电子的电荷e。光子γ 作为粒子是爱因斯坦(A. Einstein)首次在1905年为解释光电效应提出的。但是这一观念20多年后才被物理界所公认。1919年卢瑟福(E. Rutherford)用α粒子轰击氮靶而发现了质子。1932年查德威克(J. Chadwick)证实了中子的存在。同年, 安德森(C. D. Anderson)发现了正电子。     

权威也会有错误的见解

 创新是一个民族的灵魂,回顾科学技术发展的历程,某些20世纪科学和技术的开创者和奠基人,却对其间某些科学和技术的重大里程碑式的开创性成就,发表了错误的见解。本人在学习物理,尤其是核物理和粒子物理时,记下了一些有趣的故事,愿与大家分享。一、卢瑟福坚持认为人类不能获得原子能卢瑟福(LordRutherford)是英国著名的原子核物理学家,因对元素衰变的研究获得1908年诺贝尔化学奖。他声望甚高,与牛顿和法拉第齐名。他最重要的贡献是证实放射性元素的衰变和原子的核式结构,并首次实现元素的人工转变.     

用APPLE—Ⅱ模拟演示α粒子散射实验

1909年盖革和马斯登在卢瑟福指导下进行的α粒子散射实验,对卢瑟福建立原子的核式结构模型起了关键的作用。现行高中物理教材都讲述了这个实验,但限于条件,中学里无法开设这个著名的经典性实验。我们利用APPLE—Ⅱ微机模拟演示α粒子的散射实验,取得了较好的效果,现介绍如下。     

卢瑟福的“炮弹”能弹回来吗?

原子物理学的核心概念是原子模型,在所有原子物理学教材中,原子的汤姆逊模型对α粒子的散射均是最为基础的内容.但在教学过程中,一般只从经典力学出发对α粒子的散射进行理论推演,而少有对相关误差传递及数理统计知识的阐述.本文从力学与数理统计的相关理论出发,对卢瑟福散射实验中α粒子大角度散射概率进行估算,并以此结果说明在教学过程中加强多学科知识融合能力的培养是提高学生科研能力的关键步骤.     

向您推荐《高能物理》科普杂志

《高能物理》是一份介绍微观世界,特别是粒子物理知识的专业科学普及刊物. 《高能物理》主要刊登内容为:粒子物理与核物理的基本理论、实验和研究方法、当今最新成果的介绍; 高能加速器及高能实验中心;宇宙线高能物理、宇宙线天体物理;有关粒子物理与核物理的科学史、科学家的伟大成就及他们的治学精神;高能物理与核物理在国民经济中的最新应用及应用前景……. 《高能物理》内容丰富、形式多样、它不仅宣传高能物理本身的科学知识,并向纵横发展.纵的方面,从原子物理→原子核物理→高能物理→超高能物理→……(即原子→原子核→基本粒子→层…     

金属团簇物理

即使已经有了更基本的复杂理论,科学家也经常在简单模型的基础上,建立起最富有前景的研究领域.建立这些模型是为了对实验观察结果进行必要的解释.如果这些模型是正确的,那么它不仅能满意地解释各种数据,还能成功地预言新的结果.这些“正确的”模型还应和已有的基本理论相吻合,或者可从基本理论导出.原子的玻尔模型是一典型的例子.最初汤姆孙提出了“葡萄干布丁式”的原子模型,即作为负电子的“葡萄干”浸没在正电荷的球形布丁内.卢瑟福的散射实验说明它应该被核式原子模型所取代,后来的光谱数据又导致了玻尔的壳层模型,它得到了量子力学的证…     

走向统一的自然力 强力、弱力和电磁力的大统一(Ⅴ)

<正>3.夸克·标准模型·强弱电大统一(1)夸克亚原子粒子及其分类天然放射性的发现打破原子"永恒不变"的神话之后,比原子-分子尺度要小得多的亚原子粒子陆续发现:1897年,J.J.汤姆生通过测定阴极射线的荷质比发现了第一个亚原子粒子,称其为"微粒",并将其所带电荷称为"电子",1901年洛伦兹进一步将其命名为电子;1905年,爱因斯坦发现光量子,后来人们将其称为光子;1911年,卢瑟福     

原子有核模型的提出——纪念卢瑟福诞生120周年

卢瑟福是举世闻名的科学家,他的科学生涯经历了现代科学革命的重要阶段,为现代科学的发展做出了不朽的贡献.80年前(1911年)他提出了原子有核模型理论和著名的散射定律,历经了近一个世纪的科学实践的考验,这一重大成果仍以“科学史上最杰出的里程碑”矗立着.现在,让我们沿着卢瑟福探索的足迹,追溯他思想的脉络,展现他卓越的科学方法,必定会得到有益的启示. 原子有核模型理论是科学发展的必然产物,是卢瑟福所说的“20世纪是物理学的英雄时代”的时代的产物.卢瑟福的研究工作及其卓越的才能则为这一重大发现奠定了基础. 19世纪末至20世纪初物理…