穿不過去

(一)先備知識

• 原子半徑/原子核半徑比例，「鈾」的是26634倍，而「氫」是60250倍，平均是43442倍。原子核(10^-15M)如果放大到一個人的大小，原子核之間的距離大約是台北到新竹間的距離。
• 拉塞福用阿爾法粒子打白金箔紙，每8000個阿爾法粒子，就有一個粒子會大角度散射，而其它粒子都直直地衝過白金箔紙。

(二)操作

1. 請兩組同學各推派一位代表，各自決定自己的方向和位置，且彼此不能溝通。但維持和老師溝通。
2. 請老師指導，不斷調整兩位同學的位置和方向，直到兩位同學的向前方向會彼此相交為止。
3. 請上述兩組同學擔任示範組，每位同學均扮演「固體的原子核」：
   • 每一組同學扮演一件「固體」的原子核。
   • 由上一點的代表同學為中心，同組同學用皮尺維持間距 10 公尺，並對齊排列，模擬固體表面。
   • 請同學想像：事實上，下一顆原子核應該遠在新竹而不是 10 公尺外。
4. 兩組同學(兩件固體)相向運動，每運動一步，就與同組同學對齊一次。
5. 觀察兩組同學是否會進入彼此固體表面的內部。

• 活動照片

學員依模擬距離分開站	往對面移動	交錯而過

(三)探究問題

觀察並探討為何原子核間距很寬，兩件固體相向運動時卻不會穿過對方。

Ans:

1. 中間的區域同時存在著電子。
2. 因為包立不相容原理，已滿的電子軌域無法容納更多電子，因此兩個原子會因為彼此的電子軌域互相排斥而不會穿透。

請簡單解釋包立不相容原理。

Ans:

• 任意兩個處於同一原子軌道的兩個電子不能佔有相同的量子態。
• 處於同一原子軌道的兩個電子自旋方向必定相反。

如果人如原子核的大小，電子的大小還小於一元的銅板，在台北與新竹間放20個一元銅板，即使它們能繞行原子核運動，它們能擋住固體表面相互進入彼此內部嗎？

Ans: 可以，因為包立部相容原理。