WEBVTT

00:12.800 --> 00:16.967
各位同學大家好歡迎來到近代物理原子核的組成

00:17.067 --> 00:19.567
我是臺北市立陽明高中張智詠老師

00:19.667 --> 00:21.700
這段影片要為各位同學介紹的是

00:21.800 --> 00:26.633
科學家是怎麼一步一步的推敲出原子核的構造的

00:27.433 --> 00:29.633
一開始我們就從拉塞福提起

00:30.333 --> 00:33.400
拉塞福在1913年證實了原子核的存在

00:33.500 --> 00:35.933
1919年更進一步的歸納說

00:36.033 --> 00:40.200
所有的元素其實裡面都含有氫的原子核在裡面

00:40.300 --> 00:43.833
於是它就認為氫的原子核應該不單只有氫有

00:43.933 --> 00:45.700
而是所有元素都共有的

00:45.800 --> 00:48.633
他就把氫的原子核命名為質子

00:50.367 --> 00:55.900
所以科學家猜測當時他們了解粒子有質子跟電子兩種

00:56.000 --> 01:00.800
所以他們就認為原子核應該是有這兩種已知的粒子構成

01:00.900 --> 01:04.633
例如如果我舉碳元素為例子的話

01:04.733 --> 01:07.367
碳的質量數是12原子序是6

01:07.467 --> 01:11.000
科學家認為裡面應該有12個質子

01:11.100 --> 01:13.600
然後有6個電子在裡面

01:14.333 --> 01:18.433
所以12個質子加6個電子還差6個正電

01:18.533 --> 01:23.133
因此核外還有6個電子在外面繞這樣就維持電中性

01:23.233 --> 01:24.400
所以當時的科學家認為

01:24.500 --> 01:27.867
原子核裡面是有質子和電子在裡面的喔

01:28.367 --> 01:30.467
這是拉塞福的推論

01:30.567 --> 01:33.000
他認為原子核內的質子跟電子

01:33.100 --> 01:36.233
會形成合起來變成一個新的粒子叫做中子

01:36.333 --> 01:38.700
於是他的概念大概是這個樣子

01:38.800 --> 01:42.067
我把質子跟電子放在一起就形成了中子

01:43.200 --> 01:44.600
最後他的學生查兌克

01:44.700 --> 01:47.333
想要證實他的師父說的是對的還是錯的

01:47.433 --> 01:49.000
於是他就做實驗

01:49.100 --> 01:51.567
他發現了他找到的中子沒有錯

01:51.667 --> 01:55.100
而且他是單獨的粒子呈現電中性

01:55.200 --> 02:00.367
只是中子裡面並沒有質子跟電子它就是一顆中子

02:01.133 --> 02:04.400
於是原子核的結構又被修正了一下

02:04.500 --> 02:08.333
原子的組成變成了由質子跟中子所組成的

02:08.433 --> 02:09.700
就沒有電子了

02:09.800 --> 02:13.433
它就跟我們現在所理解的原子核非常非常的接近

02:13.533 --> 02:15.400
就像畫面上這個樣子

02:15.767 --> 02:17.667
再以剛剛的碳12為例

02:17.767 --> 02:20.633
質量數是12原子序是6

02:20.733 --> 02:26.033
表示它有6個質子跟6個中子加起來就是12

02:26.133 --> 02:28.667
為了維持電中性 所以呢

02:28.767 --> 02:32.067
核外還有6個電子在外面繞

02:32.167 --> 02:35.900
這就形成了我們一個完整的原子

02:39.100 --> 02:41.267
接下來原子核應該怎麼表示呢

02:41.367 --> 02:43.500
既然裡面有中子有質子

02:43.600 --> 02:47.033
那我們應該怎麼表示一個元素的原子核

02:47.400 --> 02:50.300
科學家發明了這樣一個表示的方式

02:50.400 --> 02:54.200
我們把質量數寫在元素符號的左上角

02:54.300 --> 02:56.933
把質子數寫在元素符號的左下角

02:57.867 --> 03:03.800
舉例來說畫面上的碳它有質量數是12質子數是6

03:03.900 --> 03:07.167
所以表示它有6顆質子

03:07.300 --> 03:09.600
同學它有幾顆中子呢

03:10.067 --> 03:14.700
既然它的質量數是12因此它還有6顆的中子

03:14.800 --> 03:18.500
這就是這個表示方式很清楚明瞭的地方

03:18.600 --> 03:21.200
現在讓我們來介紹一下同位素

03:21.300 --> 03:24.700
其實各種元素在元素週期表上的位置

03:24.800 --> 03:26.767
是由它的質子數決定的

03:26.867 --> 03:31.600
例如氫有1顆質子氦有2顆質子以此類推

03:31.700 --> 03:35.267
可是每個擁有相同質子數的元素

03:35.367 --> 03:37.900
不一定會有相同的中子數

03:38.000 --> 03:40.800
而這樣的元素我們就稱為同位素

03:41.567 --> 03:44.433
舉例來說我們所熟知的碳12

03:44.533 --> 03:47.500
它就有6個質子跟6個中子在裡面

03:47.600 --> 03:52.300
它在自然界佔有的比例大概是百分之98.9

03:52.400 --> 03:57.133
可是這個碳它其實有同位素例如碳13

03:57.233 --> 04:01.933
同學你猜猜看這個碳13跟碳12相比差了什麼呢

04:02.033 --> 04:05.133
是不是多了一顆的中子在裡面

04:05.233 --> 04:08.167
所以它們兩個彼此互為同位素

04:08.267 --> 04:10.233
實際上碳還有另外一個同位素

04:10.333 --> 04:13.467
是常常拿來定年法使用的碳14

04:14.667 --> 04:20.000
碳14的比例極低它又比碳13再多了一顆中子數在裡面

04:20.100 --> 04:22.600
所以這樣的元素稱為同位素

04:25.200 --> 04:27.400
最後我們知道原子核全貌之後

04:27.500 --> 04:30.567
我們來想一下原子核到底有多大你記得嗎

04:30.667 --> 04:33.433
我們知道原子的大小是1埃

04:33.533 --> 04:36.333
如果深入原子裡面要找到原子核的話

04:36.433 --> 04:41.067
其實要找到非常非常細小的範圍內

04:41.167 --> 04:42.833
才有辦法看到原子核

04:42.933 --> 04:46.967
實際上原子核大小只有一飛米

04:47.067 --> 04:50.467
一飛米也就是10的負15次方公尺左右

04:50.567 --> 04:52.467
真的是非常非常的小

04:52.567 --> 04:53.967
同學你發現了嗎

04:54.067 --> 04:58.867
在這麼小的範圍裡面有那麼多的質子在裡面

04:58.967 --> 05:02.367
同學每個質子應該都帶有一樣的正電

05:02.467 --> 05:06.500
正電跟正電之間應該有很強的庫倫排斥力

05:06.600 --> 05:10.733
原子核為什麼還可以黏在一起縮在那麼小的空間內

05:12.100 --> 05:15.367
同學不要忘了在我們高一的課程裡面我們有學過

05:15.467 --> 05:17.400
事實上在原子核的範圍裏面

05:17.500 --> 05:20.900
有存在一種比庫倫排斥力還要強的作用力

05:21.000 --> 05:24.767
就稱為強作用力簡稱強力

05:24.867 --> 05:28.267
而這個強力會發生在質子跟質子之間

05:28.367 --> 05:31.933
質子跟中子之間還有中子跟中子之間

05:32.033 --> 05:37.467
這個強力就穩穩的把這些原子核內的粒子給黏在一起

05:37.567 --> 05:41.267
這段影片對原子核的認識就介紹到這邊為止

05:41.367 --> 05:42.600
謝謝各位同學