1、第三章 卢瑟福-波尔原子理论1、阴极射线、阴极射线1859年，J Plcker 发现绿色荧光1879年，W Crookes 实验发现射线在磁场中偏转3.1 电子电子 1892年，P Lenard窗 样品对射线的吸收，射线穿透原子等1895年 W Rntgen发现X射线 阴极射线是什么呢？德国:H Hertz,P Lenard波动，依据Lenard窗，射线象光穿过透明物质一样英国:C Varley,W Crookes,A Schuster,JJ Thomson粒子，射线在磁场中偏转和负电在磁场中偏转一样1833年年，Faraday 提出电解定律。提出电解定律。Faraday constant:F
2、=9.648 530 9(29)104 Cmol-11mol任何原子的单价离子永远带有相同的电量。任何原子的单价离子永远带有相同的电量。1811年年，Avogadro 提出同体积气体在同温同压下含有同数提出同体积气体在同温同压下含有同数之分子。之分子。1mol任何原子的数目都是任何原子的数目都是NA。Avogadro constant:NA=6.022 136 7(36)1023 mol-1电荷存在最小单位电荷存在最小单位:设原子价为设原子价为n，分解，分解1mol原子的物质需电量原子的物质需电量nF。e=nF/nNA=F/NA=1.602 177 33(49)1019 C2.电子的发现电子的
3、发现原子所带的电荷为一基本电荷的整数倍！原子所带的电荷为一基本电荷的整数倍！1881年年，Stoney提出用提出用“电子电子”来命名电荷的最小单位。来命名电荷的最小单位。电应当由一种基本电荷所构成！电应当由一种基本电荷所构成！1874年由年由Stoney作出作出1897年年J.J.Thomson发现了发现了电子电子。设阴极射线带电设阴极射线带电e，D,E两电极加入图的正负电，场强为两电极加入图的正负电，场强为E，束点，束点从从P1跑到跑到P2，说明阴极射线带负电；使束点从，说明阴极射线带负电；使束点从P2再回到再回到P1，需要，需要加磁场且磁力等于电力加磁场且磁力等于电力Hev=Ee+-C+-
4、ABDP1EP2210117.6 10/(1.758 10/)eEhmLlBC kgC kgLlxz2222,2eeeFtdzzxt tgmdxFtFlEelhEmmLmBvvvJ.J.Thomson,Phil.Mag.44(1897)293e/mp=9.6107C/kg说明：说明：关键在于高真空的获得！关键在于高真空的获得！赫兹赫兹阴极射线不带电阴极射线不带电 1890 1890年休斯脱年休斯脱阴极射线荷质比为氢阴极射线荷质比为氢离子的千倍以上离子的千倍以上但假定阴极射线粒子但假定阴极射线粒子的大小与原子一样，电荷却较氢离子大的大小与原子一样，电荷却较氢离子大 1897 1897年考夫曼年考
5、夫曼阴极射线荷质与现代值相比仅差阴极射线荷质与现代值相比仅差1%但不承认但不承认阴极射线是粒子。他还发现了阴极射线是粒子。他还发现了e/me/m随电子的速度增大而增大，没勇随电子的速度增大而增大，没勇气发表，直到气发表，直到19011901年年把放电管充不同的气体，用不同的电极材料，测得把放电管充不同的气体，用不同的电极材料，测得e/me/m都相同，说都相同，说明这种阴极射线是所有原子所共有的明这种阴极射线是所有原子所共有的美物理学家美物理学家密立根密立根(Millikan)和他的和他的油滴实验油滴实验(1910年年,1923年获诺贝尔物理学奖年获诺贝尔物理学奖)3.电子的电荷和质量电子的电荷
6、和质量Sir Joseph John Thomson(1856.12.18.-1940.8.30.)英国物理学家，1897年研究阴极射线性质时发现阴极射线就是电子，构成原子的一种粒子。1906年证明每个氢原子只有一个电子，1913年发明质谱仪，发现了氖的同位素。学生有C Barkla,C Wilson,F Aston,J Oppenheimer,O Richardson,W Bragg,M Born,P Langevin等。1906年获诺贝尔物理奖，1908年被授予爵位。R.A.Millikan，Phys.Rev.Vol.21(1923)483;Vol.22(1923)409美物理学家美物理学
7、家密立根密立根(Millikan)和他的和他的油滴实验油滴实验(1910年年,1923年获诺贝尔物理学奖年获诺贝尔物理学奖)油滴仪油滴仪 2.电子的电荷和质量电子的电荷和质量C 1033(49)177 602.119e电子电荷的现代值：电子电荷的现代值：电子的质量电子的质量kg 107(54)389 109.913em利用利用Faraday电解定律，电解定律，e/mp=9.6107C/kg ，再结合，再结合e/me701(37)836.152 1/epmm原子物理学中二个最重要的无量纲常数之一。其决定了原子物原子物理学中二个最重要的无量纲常数之一。其决定了原子物理学的最主要的特征。理学的最主要
8、的特征。3.2 原子的核式结构模型原子的核式结构模型 一、卢瑟福模型的提出一、卢瑟福模型的提出 Thomson 模型模型(1898年提出，年提出，1903年、年、1907年被进一步完善年被进一步完善)：原子中正电荷均匀分布在整个原子球体内，而电子则嵌原子中正电荷均匀分布在整个原子球体内，而电子则嵌在其中。在其中。“西瓜模型西瓜模型”或或“葡萄干面包葡萄干面包”模型模型为解释元素周期表假定电子分布在为解释元素周期表假定电子分布在“同心环同心环”19031903年年，勒纳特，勒纳特(Lenard)(Lenard)在研究阴极射线被物质吸在研究阴极射线被物质吸收的实验里发现，收的实验里发现，“原子是十
9、分空虚的原子是十分空虚的”。土星模型土星模型(1904(1904年由长冈半太郎年由长冈半太郎(Hantaro(Hantaro Nagaoka)Nagaoka)提出提出)：原子内的正电荷集中于中心，电子均匀的分布在绕正电球原子内的正电荷集中于中心，电子均匀的分布在绕正电球旋转的圆环上。旋转的圆环上。1909年年，在在Rutherford 的的学生学生盖革盖革(H.Geiger)和马斯登和马斯登(E.Marsden)在用在用(4He)粒子粒子轰轰击铂原子的实验中，发现击铂原子的实验中，发现粒子粒子大约有八千分之一的几率被发大约有八千分之一的几率被发射回来了。射回来了。1911年，年，Rutherf
10、ord提出了提出了 核式结构模型核式结构模型盖革盖革(左左)和卢瑟福在曼彻斯特实验室和卢瑟福在曼彻斯特实验室原子象一个小太阳系，每个原子都有一个原子象一个小太阳系，每个原子都有一个极小的核极小的核(直径在直径在1010-15-15 1010-14-14米米左右左右)，这，这个核几乎集中了原子的全部质量，并带有个核几乎集中了原子的全部质量，并带有Z单位个正电荷，原子核外有单位个正电荷，原子核外有Z个电子绕核个电子绕核旋转，所以一般情况下，原子显中性。旋转，所以一般情况下，原子显中性。“行星行星”模模型型E.Rutherford,Phil.Mag.21(1911)669R为一被铅块包围的为一被铅块
11、包围的粒子粒子源，发射源，发射的的粒子粒子经一细通道后，形成一束射经一细通道后，形成一束射线，打在铂的薄膜线，打在铂的薄膜F上上(铅、金、铂、铅、金、铂、锡、银、铜、铁、铝锡、银、铜、铁、铝)，有一放大镜，有一放大镜M，带一片荧光屏，带一片荧光屏S，可以转到不同，可以转到不同的方向对散射的的方向对散射的粒子粒子进行观察。当进行观察。当被散射的被散射的粒子粒子打在荧光屏上，就会打在荧光屏上，就会发出微弱的闪光。通过放大镜就可发出微弱的闪光。通过放大镜就可记下某一时间内在某一方向散射的记下某一时间内在某一方向散射的粒子粒子粒子数。粒子数。二、二、粒子散射实验粒子散射实验1.实验及其结果实验及其结果
12、 R FSM实实验验结结果果绝大部分绝大部分粒子进入粒子进入箔箔后直穿而过后直穿而过(=0)或基本直穿而过或基本直穿而过(很小很小，约在约在23度之间度之间)，也有少数也有少数粒子穿过金属粒子穿过金属箔箔时时，运动轨迹发生了较大角度的偏转运动轨迹发生了较大角度的偏转，还有个别的还有个别的粒子粒子(大大约约八千分之一八千分之一)，其散射角其散射角90o，有的竟沿原路完全反弹有的竟沿原路完全反弹回来回来，180o。表明：表明：第一，原子内大部分区域是空的；第一，原子内大部分区域是空的；第二，第二，粒子遇到处于原子球体中心的质量比它大的粒子遇到处于原子球体中心的质量比它大的 东西，当其所东西，当其所
13、 有正电荷均集有正电荷均集 中于此时，按中于此时，按 依据库仑定律依据库仑定律 的计算得知，的计算得知，它可能被反射它可能被反射 回来。回来。2.定性地解释定性地解释3.汤姆逊模型的困难汤姆逊模型的困难220max241RZeFRFOr21rF 最大作用发生于掠射，即最大作用发生于掠射，即r=R时时粒子在原子原子附近度过的时间粒子在原子原子附近度过的时间2R/v粒子受原子的散射而引起的动量的变粒子受原子的散射而引起的动量的变化化 ppp2max0ZepFtR v最大散射角：最大散射角：20202/tanvvvRmZemRZepp2/)4/(2202vmReZ电子电荷常量电子电荷常量大角大角度度
14、散射不可能在汤姆逊模型中发散射不可能在汤姆逊模型中发生生,必须重新寻找原子的结构模型必须重新寻找原子的结构模型!MeVfm 44.1402eR0.1 nm2/)4/(2tan202vmReZEZ5103tan正电荷引起的正电荷引起的粒子的最大偏转粒子的最大偏转对于电子对于电子,引起的引起的粒子的最大偏转粒子的最大偏转mmppe210-4EZ410tan对于对于5 MeV的的粒子对金粒子对金(Au，Z=79)箔的散射，每次碰撞的最箔的散射，每次碰撞的最大偏转角小于大偏转角小于10-3radrad.要产生要产生 90偏转的几率约为偏转的几率约为10-3500实验实验1/80000222122640
15、20011003500901()exp(),21010,0.001,100 0.0010.11090,()10ThomsonGaussfddNNNfd 依模型，粒子和铂箔的碰撞是多次散射过程粒子的偏转方向随机的，服从分布为碰撞次数若二、卢瑟福二、卢瑟福散射散射公式公式1.库仑散射公式库仑散射公式mrbr eZ1eZ2vmRFOr21rF 对散射过程作几点假定：对散射过程作几点假定：(1)只只发生单次发生单次散射散射；(2)只有库仑相互作用；只有库仑相互作用；(3)核外核外电子的电子的作用可忽略不计；作用可忽略不计；(4)靶核静止靶核静止。tMrreZZFdd4132210v中心力场，角动量守恒
16、中心力场，角动量守恒常量tMrbMLdd2v瞄准距离瞄准距离(碰撞参数碰撞参数)根据理论力学，入射粒子根据理论力学，入射粒子运动轨迹运动轨迹是双曲线的一支是双曲线的一支，靶核，靶核为其一焦点为其一焦点 (5)靶原子对靶原子对粒子前后不互相遮蔽粒子前后不互相遮蔽。dtdmrrmrrmvprL2sin|mrbr eZ1eZ2vdd41232210vrLrreZZ消去消去dtd4d0221rrLeZZv2/r ivfv2 ifvv能量守恒能量守恒222121fiMMEvvueue2sin2dvv 0)dsincos(djirrxy)1(cossinjiueji2cos2)2cos2sin(2cos2
17、mrbr eZ1eZ2vuueLeZZe2cos242sin20221v2210221204242coteZZEbeZZMbvEeZZa2210412cot22cot80221aEeZZb定义库仑散射因子定义库仑散射因子 库仑散射公式库仑散射公式说明：说明：与与b有对应关系。有对应关系。b大大 小；小；b 小小 大。大。但无法在实验中应用！但无法在实验中应用！假定假定“靶核静止靶核静止”事实上，靶核总会有反冲。这时只要把库仑公式理解为质心系事实上，靶核总会有反冲。这时只要把库仑公式理解为质心系(原点在质心上原点在质心上)即可。即可。质心系能量E2cot42cot8020221EZeEeZZb2
18、21vCEC质心系能量就是质心系中相互作用的两个粒子的动能之和。质心系能量就是质心系中相互作用的两个粒子的动能之和。折合质量折合质量入射粒子相对于靶核的速度入射粒子相对于靶核的速度MmmM实验室系中，靶核近似不动，入射粒子的动能实验室系中，靶核近似不动，入射粒子的动能221vmELLCEMmME0MmLCEE 动能为动能为 5.00 MeV的的 粒子被金核以粒子被金核以90o散射散射例例解解其瞄准距离。其瞄准距离。求求2cot42cot40202EZeEZeb电子电荷常量电子电荷常量MeVfm 44.1402efm 8.2245cot579 44.1oExample:Example:214Po
19、放射出的放射出的 粒子，粒子，能量能量E=7.68 MeV，当其在金箔，当其在金箔上散射时上散射时(mM)b/fm101001 000 112o16.9o1.7o(fm)2cot)MeV(44.1EZb以以bdb为内半径，为内半径，b为为外半径的环形内的外半径的环形内的粒粒子，必定散射在子，必定散射在 +d 之间的之间的一个空心圆锥体中。之间的之间的一个空心圆锥体中。2.卢瑟福卢瑟福公式公式瞄准距离在瞄准距离在b bdb之间之间粒子，粒子，经散射必定向经散射必定向 +d 之间的角之间的角度射出。度射出。db bdd Ze环形面积环形面积2cot22cot80221aEeZZbd2sin2cos
20、4d2d32abbd2sinsin842a利用空心圆锥体的立体角利用空心圆锥体的立体角dW W与与d 的关系的关系dsin2dsin2d22rrr d EeZZa022142sind16d42a 2sind)441(422210EeZZ2sind)241(d4220EZe 卢瑟福公式卢瑟福公式1At物理意义：只有打在物理意义：只有打在bb-db之间的这个环形带上的之间的这个环形带上的粒子，才能被薄膜中粒子，才能被薄膜中的原子散射在的原子散射在+d之间的空心立体角之间的空心立体角d内，所以内，所以dd称为有效散射称为有效散射截面截面(膜中每个原子的膜中每个原子的)。有时也称。有时也称dd为微分截
21、面为微分截面一个一个粒子被一个靶核散射在粒子被一个靶核散射在 +d 内的几率内的几率A/dNAt薄箔中的原子薄箔中的原子(核核)数：数：N 原子原子(核核)数密度数密度一个一个粒子打在薄箔上，被散射在粒子打在薄箔上，被散射在 +d 内的几率内的几率dddnNAtNtnANt 单位面积的靶核数单位面积的靶核数n 个个粒子打在薄箔上，在粒子打在薄箔上，在dW W方向上测量到的方向上测量到的粒子应为粒子应为2sind)441(dd422210EeZZnNtnNtn几率几率为：为：2sind)441(dd422210EeZZNtNtnn 卢瑟福公式卢瑟福公式2定义微分截面：定义微分截面：nNtnddd
22、d)(2sin1)241()(4220EZe显然，其表示单位入射粒子被单显然，其表示单位入射粒子被单位面积内的靶核散射到单位立体位面积内的靶核散射到单位立体角内的散射粒子数。其可表示为角内的散射粒子数。其可表示为动能动能 E=3.5 MeV的的 粒子束射到质量厚度粒子束射到质量厚度(单位面积上的质量单位面积上的质量)r r t=1.05 mg/cm2 的的Ag箔上，箔上，粒子与粒子与Ag箔表面成箔表面成60o角。在角。在离入射线成离入射线成 =20o的方向上，离的方向上，离Ag箔散射区距离箔散射区距离L=12 cm处处放一圆形窗口放一圆形窗口(直径直径d=2 mm)的的计数器。测得散射进窗口的
23、计数器。测得散射进窗口的 粒子是全部粒子是全部 粒子的粒子的 1.52%.Ag原子原子A =107.9。例例解解Ag的核电荷数的核电荷数Z。求求2sind)441(d422210EeZZNtnno60sintANNtAr224dLd 2sin14)24(60sind422202orLdEZeAtNnnA22122sin4)4(60sind2220o2rdLEetNAnnZA47Zo20o60例例：被电势差被电势差U=4.0MVU=4.0MV加速的加速的粒子束垂直入射到质量厚度为粒子束垂直入射到质量厚度为t=2.0mg/cmt=2.0mg/cm2 2的金箔上，有的金箔上，有0.45%0.45%的
24、的粒子被散射到粒子被散射到10100 0 30300 0求阿伏加德罗常数求阿伏加德罗常数N NA AAAANAtNtNANt510015.1rr)2/cot(2),()(47.116)2cot2(cot42/sin2/cos42/sin2/cos42212222122323221abbbNtaNtaNtdaNtndndaNtNtdndn23100.644.28ANfma例：例：E Ep p=2Mev,=2Mev,探测器直径探测器直径4.0mm,4.0mm,t=1.0mg/cmt=1.0mg/cm2 2金，金，A=197,A=197,束流强度束流强度10nA/s,10nA/s,求求1010分钟探
25、测器探测到的质子。分钟探测器探测到的质子。2329101923382()2:,1.26 1010 106.25 10/1.6 10C6.02 10103.06 10/197AdddnnNtdnNtSrdLQCnseNNttcmArW W W解个个个分钟，个每秒探测到质子522404213042160101.36010518105181015.2)2/160(sin16)2/101.4479()2/160(sin160Wdndncmadd(1)关于关于“小角度处卢瑟福公式小角度处卢瑟福公式”说明：说明：nd ,02sin1)241()(4220EZe 小，小，b 大大(达到或大于原子大小达到或大
26、于原子大小)，核外电子作用不能忽略，不再，核外电子作用不能忽略，不再发生库仑散射，这是卢瑟福公式不正确了发生库仑散射，这是卢瑟福公式不正确了关于关于“180o处卢瑟福公式处卢瑟福公式”(2)对于对于“靶原子对靶原子对粒子前后不互相遮蔽粒子前后不互相遮蔽”。如：如：金金原子直径：原子直径：3 10-10 m，箔厚，箔厚 t 510-7m 多于多于103 3个原子个原子!但核半径与原子半径之比至少但核半径与原子半径之比至少10-4，几何截面之比至少，几何截面之比至少 10-8遮蔽机会不大，但随厚度增加。遮蔽机会不大，但随厚度增加。1791790 0还很好，接近还很好，接近1801800 0时有偏差
27、时有偏差,Nucl.Inst.&Meth.191,527,1981(4)实际应用时，应将卢瑟福公式实际应用时，应将卢瑟福公式(质心系质心系)转换到实验室坐标系转换到实验室坐标系LLLLLLLEZe222222220sin1)sin1(cos)sin41()(Mm(3)对于对于“靶核静止靶核静止”。与库仑散射公式一样，靶核总会有反冲，这时卢瑟与库仑散射公式一样，靶核总会有反冲，这时卢瑟福公式只要理解为质心系福公式只要理解为质心系(原点在质心上原点在质心上)即可。即即可。即CEE C2sin1)241()(4220CCCCEZe三、卢瑟福理论的实验验证三、卢瑟福理论的实验验证实验测量时，测量不同方
28、向所张的一个小立体角实验测量时，测量不同方向所张的一个小立体角 dW W 中的粒中的粒子数子数dn，nndddd 相同时，相同时，把卢瑟福公式与实验所能观察的数值联系起来。把卢瑟福公式与实验所能观察的数值联系起来。2204)241(2sinddEZeNntn同一同一粒子源粒子源同一散射物同一散射物=常量常量不随不随 变化变化(1)用同一用同一粒子源、同一散射物粒子源、同一散射物常量2sindd4n(2)用同一用同一粒子源、同一种材料的散射物，在同一散射角粒子源、同一种材料的散射物，在同一散射角tn dd(3)用同一散射物，在同一散射角用同一散射物，在同一散射角常量2ddEn(4)用同一用同一粒
29、子源，在同一散射角，对同一粒子源，在同一散射角，对同一 Nt 值值2 ddZn对于对于(1)(3)，1913年，年，盖革和马斯登盖革和马斯登在实验中得到了验证。在实验中得到了验证。(4)于于1920年查德维克改装了仪器，测得铜、银、铂的年查德维克改装了仪器，测得铜、银、铂的Z值。值。2sind)441(dd422210EeZZnNtnNtn (o)dn(dn)sin4(/2)15013512010575604537.53022.51533.143.051.969.52114771 4353 3007 80027 300132 00028.831.229.027.529.129.830.835.
30、335.039.638.4常量2sindd4n粒子在不同角上的散射粒子在不同角上的散射在在45度到度到150度的范围内度的范围内,与理论基本相与理论基本相符。符。45度时度时,与理论有明显偏差。与理论有明显偏差。常量4ddvn粒子散射与其速度的关系粒子散射与其速度的关系v-4的相对值的相对值闪烁数闪烁数dn(dn)v 41.01.211.501.912.844.329.2224.729.033.4448110125525242223282328速度不同时，观察到的粒子数也不同，速度不同时，观察到的粒子数也不同，随着速度的减小，粒子数也有较大的增随着速度的减小，粒子数也有较大的增加。但可以看出，
31、在相当大的速度范围加。但可以看出，在相当大的速度范围内，内，(dn)v 4 基本上保持不变。基本上保持不变。原子正电荷数的测定原子正电荷数的测定铜铜银银铂铂原子序数原子序数294778原子正电荷数测定值原子正电荷数测定值29.346.377.4用用 10.0 MeV的的 粒子束在厚度为粒子束在厚度为t 的的Au箔上散射。箔上散射。Au的密的密度度r r=1.93104 kg/m3，A =197，Z=79，探测器计数每分钟，探测器计数每分钟有有 100 个个 粒子在粒子在45o角散射，若角散射，若:(1)入射入射 粒子能量增到粒子能量增到20.0 MeV；(2)改用改用10.0 MeV 的质子束
32、；的质子束；(3)探测器转到探测器转到135o处；处；(4)Au箔厚度增加为箔厚度增加为2t。例例解解每分钟散射粒子的计数。每分钟散射粒子的计数。求求单位立体角内的散射粒子数单位立体角内的散射粒子数2sin1)441(dd422210EeZZnNtn(1)2ENmin 25122个/NN(2)21ZN min 25212个/NN(3)2sin4Nmin 9.25.22sin5.67sin44个/NN(4)tN min 20012个/NN四、原子核大小的推断四、原子核大小的推断mrbr eZ1eZ2vv入射粒子与靶核系统，入射粒子与靶核系统，能量守恒能量守恒、角动量守恒角动量守恒。常量)(421
33、21022122LbMreZZMVMEvvmrMLvmrr mmreZZMrLE022122420cot4222aarrmm)2csc1(2)2sin11(2412210aEeZZrm入射粒子能够靠近靶核的最小距离入射粒子能够靠近靶核的最小距离aEeZZrm0221421201/24mZ Z eEmr2v例：镭放出的例：镭放出的 粒子，粒子，v 0.064 c，150o，计算出，计算出rm 金：金：310-14 m,铜铜:1.210-14 m 银银:210-14 m 粒子散射实验的意义粒子散射实验的意义（1）提出了原子的）提出了原子的“核式结构核式结构”，将原子分为核内与核外两部，将原子分为核
34、内与核外两部分。通过实验解决了原子中正、负电荷的排布问题，使人们分。通过实验解决了原子中正、负电荷的排布问题，使人们认识到原子中的正电荷集中在核上，认识到高密度原子核的认识到原子中的正电荷集中在核上，认识到高密度原子核的存在。存在。（2）粒子散射实验为人类开辟了一条研究微观粒子结构的新粒子散射实验为人类开辟了一条研究微观粒子结构的新途径。以散射为手段来探测，获得微观粒子内部信息的方法，途径。以散射为手段来探测，获得微观粒子内部信息的方法，对近代物理有着巨大的影响。对近代物理有着巨大的影响。（3）粒子散射实验还为材料分析提供了一种手段粒子散射实验还为材料分析提供了一种手段，1967年月球探测器。
35、设定入射 粒子初能量，某大角度下测定散射粒子能谱和粒子数,确定靶物质成分和元素含量。卢瑟福模型的困难卢瑟福模型的困难无法解释：无法解释：原子再生性原子再生性原子的稳定性、光谱原子的稳定性、光谱 原子的同一性原子的同一性Rutherford 其人其人欧内斯特欧内斯特卢瑟福卢瑟福（Ernest Rutherford,18711937）英籍新西兰物理学家英籍新西兰物理学家 1899将元素的放射性根据穿透能力划分为将元素的放射性根据穿透能力划分为,和和射线，射线，1907年证实年证实 射线就是氦原子核，射线就是氦原子核，1911年阐述了原子有核年阐述了原子有核模型，模型，1919年完成人类第一次核反，应用粒子轰击氮原子年完成人类第一次核反，应用粒子轰击氮原子使之变为氧原子，使之变为氧原子，1921年预言原子核中存在中子。年预言原子核中存在中子。培养培养诺贝尔得主诺贝尔得主10位，包括玻尔，查德威克，哈恩等，于位，包括玻尔，查德威克，哈恩等，于1908年获化学奖。年获化学奖。
