穿不過去

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(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

1.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。

  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。

2.請簡單解釋包立不相容原理

  • 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。

or

  • 處於同一原子軌道的兩個電子自旋方向必定相反。

3.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?

可以,因為包立部相容原理