化学课件63原子结构

第六章原子结构Atomic

Structure主讲人：杨柳青本章知识体系6.1

经典的原子模型6.2

氢原子光谱和波尔氢原子模型6.3

微观粒子的运动特性6.4

原子的量子力学模型6.5

多电子原子的结构6.6

原子结构与元素周期律6.3.1

微观粒子的波粒二象性光的波粒二象性电子的波粒二象性6.3.2

海森堡测不准关系6.3微观粒子的运动特性粒子说和波动说的斗争1900年，黑体辐射普朗克1905年，光子解释光电效应爱因斯坦1666年，光的反射牛顿1678年，光的折射与反射惠更斯1885年，氢原子可见光谱经验公式巴尔末1924年，微观粒子也具有

波粒二象性德布罗意1927年，电子通过镍块得到衍射图像戴维森、革末、

G.P.汤姆逊1801年，光的干涉托马斯·杨1886年，电磁波理论

光是一种电磁波麦克斯韦尔1897年，低压气体放电实验得到电子荷质比J.J.汤姆逊1909年，油滴实验测出电子的电量米里根粒子说波动说1815年，光的衍射

菲涅耳6.3.1.1光的波粒二象性光的干涉：两列或几列光波在空间相遇时相互叠加，在某些区域始终加强，在另一些区域则始终削弱，

形成稳定的强弱分布的现象。6.3.1.1光的波粒二象性d衍射：又称为绕射，波在传播过程中经过障碍物或孔隙时所发生的传播方向弯曲现象。λ﹥d

衍射（绕射）

λ﹤d

直射λ6.3.1.1光的波粒二象性光的衍射：光绕过障碍物偏离直线传播路径而进入阴影区里的现象，叫光的衍射。6.3.1.1光的波粒二象性光电效应：在光的照射下，某些物质内部的电子会被光子激发出来而形成电流，即光生电。6.3.1.1光的波粒二象性电磁波：又称电磁辐射，是由同相振荡且互相垂直的电场与磁场在空间中以波的形式移动，其传播方向垂直于电场与磁场构成的平面，有效的传递能量和动量。nl

=

c电磁波的波长6.3.1.2电子的波粒二象性1927年，法国物理学家德布罗意（L.De.Broglie）提出微观粒子具有波粒二象性E=mc2λE=hnmc2=hncP

=

mc

=

hn

=

h

h

=

h

P

mcλ

=λ

=

h

=

h

P

mvm=0.6

kg1.0

m•s-16.3.1.2电子的波粒二象性物体粒子质量m/kg速度v/(m•s-1)波长λ/pm1V电子9.1×10-315.9×1051200He原子（300K）6.6×10-271.4×1037210000V电子9.1×10-315.9×10712垒球2.0×10-1301.1×10-22枪弹1.0×10-21.0×1036.6×10-23λ

=

h

=

h

P

mv物质波电子通过铝箔的衍射图像电子衍射原理图物质波是具有统计性的几率波。父与子低压气体放电实验J.J.汤姆逊实验数据证明电子的波动性G.P.汤姆逊6.3.2

海森堡测不准关系Δx

ΔP

≥1927年，德国物理学家海森堡（W.Heisenberg）微观粒子运动符合测不准关系（不确定性原理）：微观粒子的位置与动量不可能同时被确定。这种不确定性是否有一个最小值？是0吗？不确定度遵循以下不等式：

h

4pΔx

mΔv

≥

h

4pm=0.6

kgv=

1.0

m•s-1红光：λ=

700nm=7

×105pm10000V电子P

=hλ红光：λ=

700nm=7

×105pmγ射线：λ=1

×10-14m=0.01pm电磁波的波长6.3.2

海森堡测不准关系研究对象质量m位置的误差Δx速度的误差Δv微观电子9.1×10-31kg10-10m1.16×106m•s-1宏观子弹0.01kg10-4m1.06×10-28m•s-1Δx

mΔv

≥

h

4p说明什么呢？即，一个0.01kg的子弹，位置在x=1m±10-4m处，速度v=

1.0×103

m•s-1±1.06×10-28m•s-1。6.3.2

海森堡测不准关系电子运动轨道并不存在！！！d=10-10me+

eee6.1~6.3

小结公元前5世纪德谟克利特原子1808年道尔顿

原子学说1897年可鲁克斯和汤姆逊发现电子1909年米里根电子电量和质量1911年卢瑟福

原子模型1890年里德堡氢原子光谱经验式1900年