物理学史--原子原子核物理的发展PPT课件.ppt

原子、原子核物理的发展主要内容一.原子模型的提出和发展1807年，英国科学家约翰·道尔顿(JohnDalton)提出原子论。他认为原子类似于刚性的小球，它们是物质世界的基本结构单元，是不可分割的。19世纪后半期，分子运动论有了进一步发展，人们逐步建立起近代的原子分子学说。但是原子分子是否存在，一直没有用实验证实。十九世纪末二十世纪初，一些实验现象相继发现，如电子、X射线和放射性元素的发现表明原子是可以分割的，它具有比较复杂的结构。那么，原子是怎样组成的？原子的运动规律如何？1898年，Thomson提出了“布丁模型”(也被称为“西瓜模型”)。1903年，德国物理学家林纳德(P.Lenard)在实验中发现“原子内部是十分空虚的”。长冈的土星模型1909年，英国物理学家卢瑟福(E.Rutherford)在他的学生盖革(H.Geiger)和马斯登(E.Marsden)的协助下，发现粒子轰击原子时，大约每八千个粒子中有一个被反射回来。汤姆逊模型无法对该实验结果做出解释。卢瑟福根据实验结果于1911年提出了原子的“核式结构模型”(也被称为“卢瑟福行星模型”)卢瑟福的“核式结构模型”可以解释粒子散射实验结果，因此比汤姆逊模型更符合实际情况。12卢瑟福手迹卢瑟福的“行星模型”的虽然可以解释粒子散射实验结果，但该模型却
无法解释原子的稳定性
无法解释氢原子光谱的规律。玻尔的原子模型(Bohr’sAtom)玻尔理论后经索末菲等人的改进。索末菲从实验事实出发，将电子绕核轨道从单一的圆轨道，推广到椭圆轨道。并且他还发现轨道在空间的取向也是量子化的，从而引入了主量子数、角量子数和磁量子数的概念。1920年索末菲又引入了第四个量子数。这第四个量子数直到1925年才被科学家弄清楚，原来是绕核旋转的电子的自旋量子数。二.原子核的放射性1895年11月8日，德国物理学家伦琴(W.K.Röntgen)发现X射线。第二天，H.Becquere就开始对X射线与荧光的关系进行研究。1896年2月24日他在一篇报告中描述到：他用两张黑纸包住一张感光底片，在黑纸上放一块铀盐板，然后一起放到太阳光下曝晒几小时。显影之后，他发现在底片上留下了阴影······。这似乎“证明”了彭加勒的猜测······贝克勒尔的发现由于居里夫妇的工作而得到了迅速的发展。
1897年，居里夫人选择放射性作为自己的博士论文题目。1898年，她断定钍也是放射性元素。居里夫人相信，既然不止一种元素能自发地放出辐射，肯定它具有普遍性。就此，她提出了具有普遍意义的“放射性(Radioactivity)”这个崭新的概念和术语。1903年，贝克勒尔、居里夫妇因放射性的研究被授予诺贝尔物理奖。居里夫人，原名玛丽·斯可罗多夫斯卡(MarieSklodowska)，1867年诞生于波兰华沙，1934年在法国逝世。曾获1903年诺贝尔物理奖和1911年诺贝尔化学奖。23242.2α、β和γ射线的研究1913年索迪正确地归纳出放射性物质衰变时的位移法则：放出α射线时，生成的元素在周期表里原子序数减少2。放出β射线时，原子序数增加1。三.几个著名的核反应3.1历史上第一个人工核反应(导致质子的发现)这是人类历史上第一次人工实现的“点金术”，使一种元素转变成了另一种元素。3.2导致发现中子的核反应1932年，英国物理学家卢瑟福的学生查德威克(J.Chadwick)重复了上述实验，并证明反应过程中所产生的中性射线是由一种质量和质子差不多的中性粒子组成的，他把这种中性粒子称为中子(neutron)。查德威克因此被授予1935年Nobel物理奖。3.3第一个在加速器上实现的核反应3.4产生第一个人工放射性核素的反应人工放射性的发现，为人类开辟了一个新领域。从此，科学家们不必再只依靠自然界的天然放射性物质来研究问题，大大地推动了核物理学的发展。约里奥-居里夫妇因此于1935年被授予Nobel化学奖。四.重核的裂变和轻核的聚变1934年5月，费米研究组用中子轰击当时周期表上的最后一个元素铀得到了一种半衰期为13分钟的放射性产物。经分析这种产物不属于从铅到铀之间的那些元素。费为认为有可能是产生了“超铀元素”(原子序数大于92的元素叫超铀元素)，但他没有完全确定。(实际上是铀235分裂成了两个中等原子序数的元素的同位素)。4.1.2慢中子的作用费米利用午休时间对实验现象进行了分析，认为是石蜡中存在氢原子，而氢核正是一个质子，其质量与中子几乎相等，中子与氢核发生弹性碰撞，速度大大降低，被银原子核俘获的机会增多，因此放射性产物也将大大地增加。4.2重核裂变的发现哈恩随后写信向已逃往瑞典的以前的合作者梅特纳报告实验结果。梅特纳看到信后很惊讶，她和外甥弗里希(OttoFrisch)给出了这一过程的理论解释：NuclearFission4