第三章 原子結構
原子模型
拉塞福
波耳
湯姆森
葡萄乾-布丁模型
正電荷均勻分布成球狀，負電荷均勻散佈在球中。
行星原子模型
氫原子模型
- 原子為電中性，所以核帶正電且為質量中心。
- 結合拉塞福、巴耳末、普朗克的理論
α粒子散射實驗
- 電子受庫侖靜電力繞核作橢圓軌道運動。
- 原子核與軌道電子間形成電場，故電子無法逃逸原子外。
先以α粒子撞擊金箔，再用塗有硫化鋅的螢光片接收散射後的α粒子。
大部分α粒子筆直通過
極少數的α粒子撞擊後偏向角很大
原子內部之大部分空間是空的。
原子內部必有粒子能和α粒子發生強烈作用。
修正拉塞福星星原子模型，找出電子的運行軌道，解釋氫原子光譜。
不足
無法解釋原子的穩定性
無法解釋原子光譜
如果電荷在原子核周圍作加速運動，必會放出電磁波後墜落在原子核上。但是原子中並沒有發生這樣的情形。
電子繞核運動，應該會是連續光譜，但是實際上是不連續光譜。
- 定態量子化假設：角動量L=rmv=n*h/2π
- 軌道躍遷假設：能量差E=hf=hc/λ
- 穩定態假設：若滿足mvr=n⋅(h/2π)，軌道穩定。
- 頻率假設： 吸收或放出的頻率為v=∆E/h
- 穩定態物理量量子化
不足
無法對量子化概念提出解釋
只能解釋氫原子或單原子電子。
電子軌道不合理，電子的出現應該是機率，稱作電子雲。
物質波
物理量關係
實驗驗證
運動中的粒子都帶有物質波
性質
物質波是一種機率波
λ = h/p = h/mv = h/√2mK
v=E/h
因為普朗克常數很小，而一般常見的物質粒子動量太大，造成物質波波長太短，無法以儀器測量出來。
達維生-革末
G.P. 湯姆森
使電子擁有54eV的動能，當電子束射擊表面規則排列的鎳晶體表面，沿不同的散射角度偵測由晶體表面散射的電子束強度。
以單一能量的電子束，射透金屬薄膜，在金箔背後之屏上形成繞射條紋。
粒子性
波動性
電子繞射
物質具質量，運動時具有粒子性
電子干涉
原子核
內部靠強核力束縛中子或質子
放射性
一個原子核大約10的-15次方公尺大
半衰期
由質子、中子、電子組成
居禮夫婦發現釷有放射性，並依此性質分離出釙、鐳
拉塞福使放射線通過磁場，確定α射線本質是帶正電的粒子流，β為帶負電的電子流
1896年，貝克勒發現鈾鹽使黑紙包裹的底片感光
兩種性質不會同時出現在一個物理現象中。
N=N_0*(1/2)^(t/T)
可延伸至放射性定年法
原子核的數目每隔一定時距，會有半數的原子發生衰變