原子化学学是数学学专业的一门重要基础课程。它上承精典数学，下接量子热学，属于近代数学的范在内容体系的描述上，原子化学学采用了普通化学的描述风格，述说量子化学的基本概念和数学图像，以及支配物质运动和变化的基本互相作用，并在此基础上，借助量子力学的思想和推论，讨论物质结构在原子、原子核以及基本粒子等结构层次的性质、特点和运动规律。第1章原子的基本状况原子化学课程分为三个层次：第一是成熟、已有定论的基本内容，要求中学生把握并能运用；第二是目前已取得最新研究成果，要求中学生把握其化学概念和数学图像；第三对于前沿研究课题内容，要求中学生了解其研究方向。在内容上，它由原子化学和原子核两部份组成。主要讲授：总论、原子的基本状况、原子的基态和幅射、量子热学初步、碱金属原子、多电子原子、磁场中的原子、原子的壳层结构、X射线、原子核等九章内容。第1章原子的基本状况通过原子化学学课的学习，除了要把握原子世界的基本规律，培养良好的自学能力和科研素养，还要学习化学学家们那个创造性研究问题的思想和方式，进而培养自己的创新能力。原子化学学的研究对象是电子、原子核、基本粒子。课程内容具象无趣。为了帮助中学生构建清晰的化学图象，树立鲜明的化学思想，在讲授中我们充分发挥多媒体技术的优势，重现原子化学学重大发觉的化学过程，避免量子热学复杂的物理估算，注重阐明基本概念和基本规律，构建具体的数学模型，引导中学生主动掌握所研究的对象，学会化学学的研究方式和研究思想，养成良好的自学习惯。
第1章原子的基本状况研究对象原子化学学属近代化学学课程，它是研究物质在原子层次内由哪些组成，它们怎样作用，发生哪些样的运动形态的理论。即主要研究原子结构与性质及有关问题。它是关于物质微观结构的一门科学。研究内容由原子化学和原子核两部份组成。原子化学部份从原子波谱入手，研究价电子的运动规律；从元素周期律和X射线入手研究外层电子的运动规律和排原子核部份主要研究核的整体性质、核力、核模型、核衰变、核反应、核能的开发和借助、以及基本粒子的一些知识。第1章原子的基本状况研究方式：从波谱及实验资料入手，提出假定，建立模型，之后再进行实验验证，最后产生理论。正如恩格斯所说：“只要自然科学在思维着，它的发展方式就是假说。”原子化学学的发展历史1.唐代的原子论：中国唐代的原子论（墨子-“端”）古埃及的原子论（德漠克利特）量子热学和现代原子化学学（薛定谔、狄拉克）第1章原子的基本状况原子化学学的地位、作用和研究前景1.原子化学学在材料科学中的应用2.原子化学学在宇观研究领域中应用：星际分子、宇宙起源等3.原子化学学在激光技术及光电子研究领域的应用4.原子化学学在生命科学领域中的应用5.原子化学学物理研究领域的应用学习原子化学学应注意的问题1.实践是检验真理的标准2.科学是逐渐地不断地发展的3.对微观体系不能要求都按宏观规律来描述4.要擅于观察、善于学习、善于动脑、开拓进取，不断创新内容：内容：1、汤姆逊原子结构模型2、原子的核式结构3、卢瑟福散射理论4、原子的组成和大小5、卢瑟福核式结构的意义和困难重点：重点：原子的核式结构、卢瑟福散射理论第1章原子的基本状况1.1背景知识1、原子“原子”一词来自意大利文，意思是“不可分割的”。
在公元前4世纪，古埃及哲学家德漠克利特()提出这一概念，并把它看作物质的最小单元。在十九世纪，人们在大量的实验中认识了一些定理，如：定比定理：元素按一定的物质比互相化合。倍比定理：若两种元素能生成几种化合物，则在这种化合物中，与一定质量的甲元素化合的乙元素的质量，互成简单整数比。在此基础上，1893年道尔顿（J.）提出了他的原子学说，他觉得1.一定质量的某种元素，由极大数量的该元素的原子所构成；2.每种元素的原子，都具有相同的质量，不同元素的原子，质量也不相同；3.两种可以化合的元素，它们的原子可能按几种不同的百分比化合成几种化合物的分子。第1章原子的基本状况按照道尔顿的原子学说，可以对简单的无机物理中的化合物的生成给与定量的解释，反过来，许多实验也否认了原子学说；而且人们发觉气态物质参与的物理反应时的元素的重量与体积也遵守上述规律。盖吕萨克定理告诉我们，同温同压下，在每一种生成或分解的二氧化碳中，组分和化合物二氧化碳的容积彼此之间具有简单的整数比，与前述规律进行对比，我们可以得到这样的推论：二氧化碳的容积与其中所含的粒子数量有关。阿伏伽德罗定理告诉我们，同温同压下，相同容积的不同二氧化碳富含相等数量的分子。
当原子学说渐渐被人们接受之后，人们又面临着新的问题：原子有多大？原子的内部有哪些？原子是最小的粒子吗？........第1章原子的基本状况10假定某固体元素的原子是球形的，直径为r米，原子之间是紧密地堆积在一起的。该元素的原子量为A，这么1mol该原子的质量为A原子物理学题库及答案，若这些原子的质量密度为依此可以算出不同原子的直径，如下表所示：原子大小的线度在10-10m=1=0.1nm数目级。一个原子的容积为第1章原子的基本状况年，阿伏伽德罗（A.）定理问世，提出1mol任何原子的数量都是1874年，斯迪尼（G.T.）综合上述两个定理，强调原子所带电荷为一个电荷的整数倍，并用“电子”来命名这个电荷的最小单位。但实际上确认电子的存在，却是20多年后汤姆逊（J.J.）的工作；1897年，汤姆逊（J.J.）发觉电子：通过阴极射线管中电子荷质比的检测，汤姆逊（J.J.）预言了电子的存在。2、电子电子的发觉并不是碰巧的，在此之前已有丰富的积累。1833年，法拉第（M.）提出电解定理，1mol任何原子的均价离子永远带有相同的电量-即法拉第常数，第1章原子的基本状况年，J.J汤姆逊通过阴极射线管的实验发觉了电子，并进一步测出了电子的汤姆逊被誉为:“一位最先打开通向基本粒子化学学房门的伟人.”汤姆逊正在进行实验第1章原子的基本状况13阴极射线实验装置示意图阴极射线：抽去密封玻璃管里的空气，装上两个金属电极，外加高电流都会形成低压放电，即二氧化碳导电现象，放电管对着阴极管壁上发生的幅射。
第1章原子的基本状况14阴极射线实验装置示意图qE微粒的荷质比为氢离子荷质比的千倍以上阴极射线质量只有氢原子质量的千分之一还不到电子加电场E后，射线偏转，求出荷质比。第1章原子的基本状况15电子电荷的精确测定是在1910年由R.A.密立根（）做出的，即知名的“油滴实验”。e=1.-19m=9.-31kg。质量最轻的氢原子：1.67310-27kg原子质量的数目级：10-27kg——10-25kg原子的直径－10-1０m（0.1nm）第1章原子的基本状况16卢瑟福1871年8月30日生于法国的纳尔逊，结业于美国学院和剑桥学院。1898年到日本任马克歧尔学院化学学教授，达9年之久，这期间他在放射性方面的研究，贡献极多。1907年，任伯明翰学院化学学院士。1908年因对放射物理的研究荣获诺贝尔物理奖。1919年任剑桥学院院长，并任卡文迪许实验室处长。1931年英王授予他侯爵的桂冠。1937年10月19日去世。1.2原子的核式结构第1章原子的基本状况171903年美国科学家汤姆逊提出“葡萄干面包”式原子模型或称为“西瓜”模型，觉得原子中正电荷均匀分布在原子圆球内，电子镶嵌在其中。
原子就像猕猴桃，瓜瓤好比正电荷原子物理学题库及答案，电子就像花生分布在其中。11、、汤姆逊原子模型汤姆逊原子模型同时该模型还进一步假设，电子分布在分离的同心环上，每位环上的电子容量都不相同，电子在各自的平衡位置附近做微震动。因此可以发出不同频度的光，但是各层电子绕球心转动时也会发光。这对于解释当时已有的实验结果、元素的周期性以及原子的线波谱，虽然是成功的。第1章原子的基本状况18俯瞰图。R:放射源；F:散射箔；S:闪动屏；B:金属匣粒子：放射性元素发射出的高速带电粒子，其速率约为光速的非常之一，带+2e的电荷，质量约为4M散射：一个运动粒子遭到另一个粒子的作用而改变原来的运动方向的现象。粒子遭到散射时，它的出射方向与原入射方向之间的倾角称作散射角。22、、粒子散射实验粒子散射实验α粒子散射实验是卢斯福于1911年设计的，后来依据实验的结果，卢斯福否定了汤姆逊模型并提出了原子的核式模型第1章原子的基本状况19实验结果：大多数散射角很小，约1/8000散射小于90；极某些的散射角等于180。俯瞰图。R:放射源；F:散射箔；S:闪动屏；B:金属匣实验装置如上图所示。
放射源R中发出一细束α粒子，直射到金属箔上之后，因为各α粒子所受金属箔中原子的作用不同，所以沿着不同的方向散射。萤光屏S及放大镜M可以顺着以F为中心的圆弧联通。当S和M对准某一方向上,通过F而在这个方向散射的α粒子就射到S上而形成闪光，用放大镜M观察闪光，才能记录下单位时间内在这个方向散射的α粒子数。因而可以研究α粒子通过金属箔后按不同的散射角θ的分布情况。这是我一生中未曾有过的最无法置信的风波，它的无法置信好比你对一张白纸射出一发15英寸的子弹，结果却被顶了回去打在自己头上－卢瑟福的话粒子散射实验粒子散射实验第1章原子的基本状况20α粒子发生如此大角度的散射，说明它深受的力很大。汤姆逊模型是否可以提供这么大的力？我们来看一看这两个模型对应的力场模型因为核式模型正电荷集中在原子中心很小的区域，所以无限接近核时，斥力会显得的很大，而汤姆逊模型在原子中心附近则不能提供很强的斥力。下边我们通过估算来看一看，根据汤姆逊模型，α粒子的最大偏转角可能是多少。第1章原子的基本状况21当rR时，原子受的库仑作用力为：当rR时，原子受的库仑作用力为：当r=R时，原子受的库仑作用力最大：33、、汤姆逊模型的困难汤姆逊模型的困难对于汤姆逊模型而言，只有掠入射(r=R)时,入射α粒子受力最大，设为Fmax，我们来瞧瞧此条件下α粒子的最大偏转角是多少？假定有一个符合汤姆逊模型的带电圆球，即均匀带电。
这么当α粒子射向它时，其所受斥力F(r)第1章原子的基本状况22假定α粒子以速率v入射，但是在原子附近渡过的整个时间内都遭到力Fmax的作用，这么会形成多大角度的散射呢？由动量定律得其中，表示α粒子在原子附件渡过的时间代入FmaxREZeRmvZe第1章原子的基本状况23里面的估算中为何没有考虑核外电子的影响？这是由于电子的质量仅为α粒子质量的1/7300，它的作用是可以忽视的，虽然发生对头碰撞，影响也是微小的。当α粒子与电子发生正碰时，可以近似看作弹性碰撞，动量和能量均守恒。