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1704770450 查德威克是在老师卢瑟福发现质子的基础上发现中子的。因此,要想知道查德威克发现中子的过程,得首先从卢瑟福发现质子的过程说起。
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1704770452 1910年,卢瑟福用α粒子轰击原子,进而发现原子有核,因为原子是中性的,于是,卢瑟福推测原子核带正电,并与核外电子所带负电的电量相等,并提出了原子的核式结构模型。
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1704770454 1914年,卢瑟福又用阴极射线轰击氢原子,结果将氢原子中的电子被打出,变成了带正电的阳离子,因为氢原子核外只有一个电子,故这个阳离子实际上就是氢原子核,并与电子的电量相等。于是,卢瑟福将氢原子核命名为质子,这就是卢瑟福发现质子的过程。
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1704770456 1919年,卢瑟福又用加速的高能α粒子轰击氮原子核,发现氮原子核中的质子被打出后变成了氧原子。这是人类首次真正意义上实现了几千年来“炼金术”的梦想,即将一种元素变成另一种元素,也就是将一种物质变成另一种物质。
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1704770458 1924年,卢瑟福已经能从各种元素的原子核中打出质子了。
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1704770460 自从汤姆逊发现电子和卢瑟福发现质子后,人们便认为原子内只有质子和电子。但卢瑟福的学生莫塞莱注意到原子核所带的正电数与原子序数相等,但原子量却比原子序数大,这说明原子内若只有电子和质子,而电子的质量又非常小,且可忽略不计,那么,整个原子的质量就不够了。基于这样的事实,卢瑟福曾于1920年就猜测到原子核内部可能还有中性粒子存在,但没有继续研究下去。
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1704770462 查德威克沿着老师的猜想,开始在卡文迪许实验室寻找这种中性粒子。与此同时,德国物理学家波特及其学生贝克尔,在对铍原子核轰击的实验中发现了中性射线,他们以为是γ射线,而法国居里夫人的女婿、女儿约里奥·居里夫妇也进行了此类实验,证实了波特实验中发现的中性射线,他们也以为是γ射线。就是这种“以为”的疏忽,导致他们与诺贝尔奖失之交臂。
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1704770464 查德威克意识到这种中性射线不可能是γ射线,而是某种中性粒子流,因为γ射线没有质量,根本不可能从原子核中被撞击出来,只有这种中性粒子的质量与质子的质量相当,才有可能被撞击出来,于是,他采用云室方法测量这种中性粒子的质量,通过近1个月时间的反复测量,终于发现这种中性粒子的质量果然与质子的质量相当,进而确认了原子核内有中性粒子的存在,并将其命名为中子。
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1704770466 因此,“会做,就必须做对”的查德威克,终于获得了1935年的诺贝尔物理奖。
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1704770468 这就是查德威克发现中子的大致过程,此过程可视为汤姆逊、卢瑟福、查德威克三代师生科学接力的过程,如图10-6所示。
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1704770473 图10-6 汤姆逊、卢瑟福都担任过卡文迪许实验室主任,而查德威克也担任过副主任,三代师生又因发现电子、质子和中子而获得诺贝尔物理奖
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1704770478 叩开学习物理的门与道 [:1704766540]
1704770479 叩开学习物理的门与道 10.4 飞出地球 10.5宇宙深处
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1704770481 这两节内容相当于简单的科普知识介绍。目的是让学生了解东、西方古人通过观察和想象,在心目中建立起来的宇宙图景是怎样的。认识古代天文学家托勒密的“地心说”和哥白尼的“日心说”。又在牛顿发现万有引力的基础上,认识包括地球在内的行星为什么总是绕着太阳运转;知道古人早就有飞出地球的梦想,而今人已通过热机、火箭和飞船等技术,实现了遨游太空的愿望,正在着手进行深空探究,试图在地球以外的天体上创建新的家园,设法找到跟人类相同,甚至比人类更高级的生命体,并与他们做邻舍好友。
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1704770483 两节学习要点
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1704770485 ●为什么“地心说”能流行一千多年?
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1704770487 ●为什么“日心说”吹响了科学革命的号角?
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1704770489 ●知道三个宇宙速度值,知道物体若达到或超过这三个宇宙速度值,其运动情况将会是怎样的。
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1704770491 ●知道今天人们借助射电望远镜能观测到1.37×105l.y.(光年),大致了解地月系统、太阳系和银河系的尺寸。
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1704770493 两节学习支架
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1704770495 1.怎样认识托勒密的“地心说”?
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1704770497 托勒密是古希腊天文学家,集当时天文学之大成,进而提出了“地心说”。
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1704770499 由于在那个年代没有任何观察仪器,数学也不发达,托勒密仅凭肉眼观察和思辨,提出“地心说”并能解释日食、月食等许多天文现象。因为“地心说”符合当时人们普遍认同的地球不动的观念,因此很容易被人们接受,加上“地心说”又被当时封建教会所利用并用来证明“上帝存在”。因此,“地心说”流行了一千多年。
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