原子的核式结构

关于原子的核式结构1858年德国物理学家普吕克尔较早发现了气体导电时的辉光放电现象。1876年德国物理学家戈德斯坦认为管壁上的荧光是由于玻璃受到的阴极发出的某种射线的撞击而引起的，并把这种未知射线称之为阴极射线。汤姆孙证实这种射线的本质是一种高速粒子流，并把这种粒子命名为电子。汤姆孙一、电子的发现---汤姆孙

电子发现的意义：认识到原子可再分。

第一次较为精确测量出电子电荷量的是美国物理学家密立根利用油滴实验测量出的。第2页,共32页，2024年2月25日，星期天汤姆孙的枣糕原子模型

在汤姆孙的原子模型中，原子是一个球体；正电核均匀分布在整个球内，而电子都象枣核那样镶嵌在原子里面．电子正电荷

这个模型不久就被实验事实否定了第3页,共32页，2024年2月25日，星期天

粒子散射实验著名的

粒子散射实验卢瑟福

1909～1911年，英国物理学家卢瑟福和他的助手们进行了α粒子散射实验第4页,共32页，2024年2月25日，星期天

粒子散射实验

根据汤姆孙模型计算的结果：电子质量很小，对α

粒子的运动方向不会发生明显影响；由于正电荷均匀分布，α

粒子所受库仑力也很小，故α粒子偏转角度不会很大．第5页,共32页，2024年2月25日，星期天

粒子散射实验现象1、绝大多数α粒子穿过金箔后，与原来的运动方向偏离不多（平均2o-3o）2、少数α粒子产生较大角度的偏转。3、极少数α粒子产生超过90°的大角度偏转。4、个别α粒子甚至被弹回。第6页,共32页，2024年2月25日，星期天在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核．原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里．带负电的电子在核外空间绕着核旋转．卢瑟福提出的原子核式结构二、原子的核式结构模型---卢瑟福第7页,共32页，2024年2月25日，星期天原子核原子核大小:（α粒子散射实验估测）原子的大小:第8页,共32页，2024年2月25日，星期天体育场原子核的核式结构

根据卢瑟福的原子结构模型，原子内部是十分“空旷”的，举一个简单的例子：原子原子核

第9页,共32页，2024年2月25日，星期天每种原子、分子都有其特征光谱。因此分析其特征光谱，对研究不同原子、分子及其结构有着重大的意义。光谱学已成为光学的一个重要分支，并被广泛用于科研和生产中。氢原子是最简单的原子，其光谱线在按波长（或波数）大小的排列次序上显示出简单的规律性。研究原子结构，很自然氢原子首先被关注。三、氢原子光谱第10页,共32页，2024年2月25日，星期天记录光的波长成分和强度分布的彩色光带叫做光谱第11页,共32页，2024年2月25日，星期天发射光谱：连续谱和线状谱。连续谱------波长连续分布的光谱线状谱---不连续的亮线的光谱炽热固体、液体和高压气体的发射光谱是连续谱。稀薄气体或金属的蒸气的发射光谱是线状谱。第12页,共32页，2024年2月25日，星期天各种原子的发射光谱都是线状谱，说明原子只能发出几种特定频率的光。不同原子的亮线位置不同，说明不同原子的发光频率是不一样的，因此这些亮线称为原子的特征谱线。分析特征光谱可以确定物质的组成成分（光谱分析）。氢原子是最简单的原子，其光谱也最简单。第13页,共32页，2024年2月25日，星期天除了巴耳末系，后来发现的氢光谱在红外和紫个光区的其它谱线也都满足与巴耳末公式类似的关系式。1885年，巴耳末对当时已知的，在可见光区的4条谱线作了分析，发现这些谱线的波长可以用一个公式表示：第14页,共32页，2024年2月25日，星期天其他谱系第15页,共32页，2024年2月25日，星期天经典理论核外电子绕核运动辐射电磁波电子轨道半径连续变小原子不稳定辐射电磁波频率连续变化事实上：原子是稳定的原子光谱是线状谱

经典电磁理论解决不了微观现象，为此1913年玻尔提出了玻尔理论。第16页,共32页，2024年2月25日，星期天

1、原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量。这些状态叫定态。

2、原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射（或吸收）一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定，即Em－Enhv=

3、原子的不同能量状态跟电子沿不同的圆形轨道绕核运动相对应。原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道的分布也是不连续的。(Em>En)四、玻尔理论第17页,共32页，2024年2月25日，星期天1、能级：氢原子的各个定态的能量值，叫它的能级。2、基态：在正常状态下，原子处于最低能级，这时电子在离核最近的轨道上运动，这种定态叫基态。3、激发态：除基态以外的能量较高的其他能级，叫做激发态。

氢原子的各条可能的电子轨道半径及相应的能量（包括电子绕核运动的动能和电子与核相互作用的电势能）（n是正整数）r1=0.53×10-10m,E1=-13.6eV（取无穷远处电势能E=0）

第18页,共32页，2024年2月25日，星期天氢原子的轨道及对应的能级n

∞：电子脱离核束缚12345∞n量子数-13.6-3.4-1.51-0.85-0.540E/eV氢原子能级图第19页,共32页，2024年2月25日，星期天五、光子的发射与吸收1、向下跃迁2、向上跃迁发射光子12345∞n量子数-13.6-3.4-1.51-0.85-0.540E/eV吸收能量1)光子使原子跃迁光子的能量必须等于能级差，或者能让电子脱离光子：要么全被吸收，要么不吸收第20页,共32页，2024年2月25日，星期天脱离：思考:分别能量为2eV、10eV的光子照射处于n=2激发态的氢原子，结果如何？如基态氢原子的电离能为13.6eV，只要大于或等于13.6eV的光子都被基态的氢原子吸收而发生电离，只不过入射击光子的能量越大，原子电离后产生的自由电子的动能越大。第21页,共32页，2024年2月25日，星期天2)实物粒子使原子跃迁跃迁：实物粒子和原子碰撞的情况，由于实物粒子的动能可全部或部分地为原子吸收，所以只要入射粒子的动能大于或等于原子某两定态能量之差，也可使原子受激发而向较高能级跃迁。思考:用动能为12ev、15ev的电子与氢原子碰撞，氢原子是否能发生跃迁第22页,共32页，2024年2月25日，星期天某个氢原子处于n=4激发态1、它可能向外辐射几种波长的光子？2、若是一群处于该激发态的氢原子呢？12345∞n量子数-13.6-3.4-1.51-0.85-0.540E/eV要注意是一个原子跃迁还是一群原子跃迁一群氢原子处于量子数为n的激发态时，可能辐射出的光谱线条数为第23页,共32页，2024年2月25日，星期天一群氢原子处于n=4激发态6种波长的光子12345∞n量子数-13.6-3.4-1.51-0.85-0.540E/eV一群氢原子处于n=3激发态3种能量的光子间距可定性代表能级差大小一群氢原子处于n=5激发态几种频率的光子？第24页,共32页，2024年2月25日，星期天12345∞n量子数-13.6-3.4-1.51-0.85-0.540E/eV一群氢原子处于n=5激发态几种频率的光子？10条第25页,共32页，2024年2月25日，星期天12345∞n量子数-13.6-3.4-1.51-0.85-0.540E/eV一群氢原子处于n=5激发态几种频率的光子？10条第26页,共32页，2024年2月25日，星期天五、氢原子的能级图：---解释光谱－－－－－－－－－－－－－－－－－１２３４５-13.6-3.4-1.51-0.85-0.540eVnE∞莱曼系（紫外线）巴尔末系（可见光）（红外线）第27页,共32页，2024年2月25日，星期天1.在卢瑟福的α粒子散射实验中，有少数α粒子发生大角度偏转，其原因是(

)

A.原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上

B.正电荷在原子中是均匀分布的

C.原子中存在着带负电的电子

D.原子只能处于一系列不连续的能量状态中A第28页,共32页，2024年2月25日，星期天2、下面关于玻尔理论的解释中，不正确的说法是（）

A、原子只能处于一系列不连续的状态中，每个状态都对应一定的能量

B、原子中，虽然核外电子不断做加速运动，但只要能量状态不改变，就不会向外辐射能量

C、原子从一种定态跃迁到另一种定态时，一定要辐射一定频率的光子

D、原子的每一个能量状态都对应一个电子轨道，并且这些轨道是不连续的C第29页,共32页，2024年2月25日，星期天3、根据玻尔理论，氢原子中，量子数N越大，则下列说法中正确的是（）A、电子轨道半径越大B、核外电子的速率越大C、氢原子能级的能量越大D、核外电子的电势能越大4、根据玻尔的原子理论，原子中电子绕核运动的半径（）A、可以取任意值B、可以在某一范围内取任意值C、可以取一系列不连续的任意值D、是一系列不连续的特定值DACD第30页,共32页，2024年2月25日，星期天