第18章 原子結(jié)構(gòu)

1、思考思考2： 金屬板金屬板D1D2之間未加電場時射線不偏轉(zhuǎn)，射在屏上的之間未加電場時射線不偏轉(zhuǎn)，射在屏上的P1點，按圖示方向加電場點，按圖示方向加電場E之后，射線發(fā)生偏轉(zhuǎn)并射到屏上的之后，射線發(fā)生偏轉(zhuǎn)并射到屏上的P2點，由此推斷陰極射線帶有什么性質(zhì)的電荷？點，由此推斷陰極射線帶有什么性質(zhì)的電荷？問題問題1: 在平行板區(qū)域加一磁場且磁場方向必須垂直紙面向在平行板區(qū)域加一磁場且磁場方向必須垂直紙面向外，當(dāng)滿足條件外，當(dāng)滿足條件 時，則陰極射線不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，時，則陰極射線不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則：則： qEBq 0vBE 0v 為使陰極射線不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，在平行極板區(qū)域應(yīng)采取什為使陰極射線不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，在平行極板區(qū)域

2、應(yīng)采取什么措施？么措施？ 1、若撤去磁場、若撤去磁場,帶電粒子由帶電粒子由P1點偏離到點偏離到P2，P2到到P1豎直距離為豎直距離為y,屏幕到金屬板屏幕到金屬板D1、D2右端的距離為右端的距離為D，你，你能算出陰極射線的荷質(zhì)比嗎？能算出陰極射線的荷質(zhì)比嗎？emy1y2 LD v0y200vvvvmqELattanxy )2(tanLDy 又因為：又因為： LBLDEymq2)2( BE 0v且且 化簡得：化簡得： 2、利用磁場使帶電的陰極射線發(fā)生偏轉(zhuǎn)，能否根據(jù)、利用磁場使帶電的陰極射線發(fā)生偏轉(zhuǎn)，能否根據(jù)磁場的特點和帶電粒子在磁場中的運動規(guī)律來計算陰極射磁場的特點和帶電粒子在磁場中的運動規(guī)律來計

3、算陰極射線的荷質(zhì)比？線的荷質(zhì)比？熒熒光光屏屏 LD v0P2 陰極射線打在屏上的陰極射線打在屏上的P2點，只要測出粒子打到屏點，只要測出粒子打到屏上的速度方向（與水平方向的夾角上的速度方向（與水平方向的夾角）由圖可知：）由圖可知： cosLR cosLqBmv LBEmq2cos 質(zhì)質(zhì)質(zhì)質(zhì)mqmq2000 C.e191060221 kg.m311010949 電子電子正電荷正電荷“棗糕模型棗糕模型”歐內(nèi)斯特歐內(nèi)斯特盧瑟福盧瑟福1871-19371、他關(guān)于、他關(guān)于放射性的研究放射性的研究確立了放射性是發(fā)自原子內(nèi)確立了放射性是發(fā)自原子內(nèi)部的變化。為開辟原子物理學(xué)做了開創(chuàng)性的工作。部的變化。為開辟原

4、子物理學(xué)做了開創(chuàng)性的工作。2、1909年起，盧瑟福根據(jù)年起，盧瑟福根據(jù)a粒子散射試驗現(xiàn)象提出粒子散射試驗現(xiàn)象提出原子核式結(jié)構(gòu)模型。把原子結(jié)構(gòu)的研究引上了正原子核式結(jié)構(gòu)模型。把原子結(jié)構(gòu)的研究引上了正確的軌道，被譽為確的軌道，被譽為原子物理學(xué)之父原子物理學(xué)之父。 3、1919年，盧瑟福做了用年，盧瑟福做了用粒子轟擊氮核的實驗，粒子轟擊氮核的實驗，從而從而發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子。發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子。 4、用粒子或、用粒子或射線轟擊原子核來引起核反應(yīng)射線轟擊原子核來引起核反應(yīng)實現(xiàn)人實現(xiàn)人工核反應(yīng)工核反應(yīng)，成為人們研究原子核和應(yīng)用核技術(shù)的，成為人們研究原子核和應(yīng)用核技術(shù)的重要手段。重要手段。 在盧瑟福的悉心培養(yǎng)下，他的學(xué)生

5、和助手有多人獲得在盧瑟福的悉心培養(yǎng)下，他的學(xué)生和助手有多人獲得了諾貝爾獎金：了諾貝爾獎金：1921年，盧瑟福的助手索迪獲諾貝爾化學(xué)獎；年，盧瑟福的助手索迪獲諾貝爾化學(xué)獎；1922年，盧瑟福的學(xué)生阿斯頓獲諾貝爾化學(xué)獎；年，盧瑟福的學(xué)生阿斯頓獲諾貝爾化學(xué)獎； 1922年，盧瑟福的學(xué)生玻爾獲諾貝爾物理獎；年，盧瑟福的學(xué)生玻爾獲諾貝爾物理獎；1927年，盧瑟福的助手威爾遜獲諾貝爾物理獎；年，盧瑟福的助手威爾遜獲諾貝爾物理獎；1935年，盧瑟福的學(xué)生查德威克獲諾貝爾物理獎；年，盧瑟福的學(xué)生查德威克獲諾貝爾物理獎；1948年，盧瑟福的助手布萊克特獲諾貝爾物理獎；年，盧瑟福的助手布萊克特獲諾貝爾物理獎；19

6、51年，盧瑟福的學(xué)生科克拉夫特和瓦耳頓，共同獲年，盧瑟福的學(xué)生科克拉夫特和瓦耳頓，共同獲得諾貝爾物理獎；得諾貝爾物理獎；1978年，盧瑟福的學(xué)生卡皮茨獲諾貝爾物理獎。年，盧瑟福的學(xué)生卡皮茨獲諾貝爾物理獎。 19091911年，英國物理學(xué)家盧瑟福和他的助手年，英國物理學(xué)家盧瑟福和他的助手們進行了們進行了粒子散射實驗。粒子散射實驗。 整個實驗在真空中進行。整個實驗在真空中進行。 金箔很薄，金箔很薄， 粒子（粒子（4 42 2HeHe）很容易通過很容易通過 1、粒子射入金箔時粒子射入金箔時難免與電子碰撞。難免與電子碰撞。試估計試估計與電子的碰撞對與電子的碰撞對粒子速粒子速度的影響。度的影響。 2、按

7、照湯姆孫棗糕原子、按照湯姆孫棗糕原子模型，模型，粒子穿過金箔，受到粒子穿過金箔，受到電荷的作用力后，沿哪些方向電荷的作用力后，沿哪些方向前進的可能性較大，最不可能前進的可能性較大，最不可能沿什么方向前進。沿什么方向前進。1、在原子中心有一個很小的核，叫原子核、在原子中心有一個很小的核，叫原子核2、原子全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里、原子全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里3、帶負(fù)電的電子在核外空間繞著核旋轉(zhuǎn)、帶負(fù)電的電子在核外空間繞著核旋轉(zhuǎn) 根據(jù)盧瑟福的原子核式模型和根據(jù)盧瑟福的原子核式模型和粒子散射的實驗粒子散射的實驗數(shù)據(jù)，可以推算出各種元素原子核的電荷數(shù)，還可以數(shù)據(jù)，可以推算

8、出各種元素原子核的電荷數(shù)，還可以估計出原子核的大小。估計出原子核的大小。 原子的半徑約為原子的半徑約為10-10m、原子核半徑約是、原子核半徑約是10-15m，原子核的體積只占原子的體積的萬億分之一。原子核的體積只占原子的體積的萬億分之一。 原子核所帶原子核所帶正電荷數(shù)正電荷數(shù)與核外與核外電子數(shù)電子數(shù)以及該元素在以及該元素在周期表內(nèi)的周期表內(nèi)的原子序數(shù)相等原子序數(shù)相等。 電子繞核旋轉(zhuǎn)所需電子繞核旋轉(zhuǎn)所需向心力向心力就是核對它的庫侖力。就是核對它的庫侖力。練習(xí)練習(xí)1：在用在用粒子轟擊金箔的實驗中，盧瑟福觀察到粒子轟擊金箔的實驗中，盧瑟福觀察到的的粒子的運動情況是（粒子的運動情況是（ ） A、全部

9、、全部粒子穿過金屬箔后仍按原來的方向前進粒子穿過金屬箔后仍按原來的方向前進 B、絕大多數(shù)、絕大多數(shù)粒子穿過金屬箔后仍按原來的方向前粒子穿過金屬箔后仍按原來的方向前進，少數(shù)發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)甚至被彈回進，少數(shù)發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)甚至被彈回 C、少數(shù)、少數(shù)粒子穿過金屬箔后仍按原來的方向前進，粒子穿過金屬箔后仍按原來的方向前進，絕大多數(shù)發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)，甚至被彈回絕大多數(shù)發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)，甚至被彈回 D、全部、全部粒子都發(fā)生很大偏轉(zhuǎn)粒子都發(fā)生很大偏轉(zhuǎn)B練習(xí)練習(xí)2：盧瑟福盧瑟福粒子散射實驗的結(jié)果（粒子散射實驗的結(jié)果（ ） A、證明了質(zhì)子的存在、證明了質(zhì)子的存在 B、證明了原子核是由質(zhì)子和中子組成的、證明了原

10、子核是由質(zhì)子和中子組成的 C、說明原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在、說明原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在一個很小的核上一個很小的核上 D、說明原子的電子只能在某些不連續(xù)的軌道上運動、說明原子的電子只能在某些不連續(xù)的軌道上運動C練習(xí)練習(xí)3：當(dāng)當(dāng)粒子被重核散射時，如圖所示的運動軌跡粒子被重核散射時，如圖所示的運動軌跡哪些是不可能存在的？哪些是不可能存在的？答案：答案：BC練習(xí)練習(xí)4：盧瑟福對盧瑟福對粒子散射實驗的解釋是（粒子散射實驗的解釋是（ ） A. 使使粒子產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)的力主要是原子中電子對粒子產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)的力主要是原子中電子對粒子粒子的作用力；的作用力； B. 使使粒子產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)的力主要是

11、庫侖力；粒子產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)的力主要是庫侖力； C. 原子核很小，原子核很小，粒子接近它的機會很少，所以絕粒子接近它的機會很少，所以絕大多數(shù)的大多數(shù)的粒子仍沿原來的方向前進；粒子仍沿原來的方向前進； D. 能產(chǎn)生大角度偏轉(zhuǎn)的能產(chǎn)生大角度偏轉(zhuǎn)的粒子是穿過原子時離原子粒子是穿過原子時離原子核近的核近的粒子。粒子。BCD問題問題7-1R = 1.1010 m其其中中叫叫里里德德伯伯常常量量,.,n,nR543121122 221111nR ,n432， 221311nR ,n654 221411nR ,n765 221511nR ,n876 核外電子繞核運動核外電子繞核運動輻射電磁波輻射電磁波電子軌道半徑連

12、續(xù)變小電子軌道半徑連續(xù)變小原子不穩(wěn)定原子不穩(wěn)定輻射電磁波頻率連續(xù)變化輻射電磁波頻率連續(xù)變化vFree+e+e針對原子核式結(jié)構(gòu)模型提出針對原子核式結(jié)構(gòu)模型提出m rv針對原子的穩(wěn)定性提出針對原子的穩(wěn)定性提出m基基態(tài)態(tài)激激發(fā)發(fā)態(tài)態(tài)（電子克服庫侖引力做功（電子克服庫侖引力做功 增大電勢能增大電勢能 原子的能量增加）原子的能量增加）吸收光子吸收光子（電子所受庫侖力做正功（電子所受庫侖力做正功 減小電勢能減小電勢能 原子的能量減少）原子的能量減少）v 針對原子光譜是線狀譜提出針對原子光譜是線狀譜提出nmEEhv v nmEEhv 12rnrn ).(eVEEnEn6131112 321 , nnmr05

13、301. 13.6-3.4-1.51-0.85-0.540 eV-13.6 eV-3.40 eV-1.51 eV-0.85 eV-0.54 eV 0n=1n=2n=3n=4n=5n= 212211nR,n543 n=6n=5n=4n=1n=3n=2HHHH221111()3,4,5,.2Rnnm7巴耳末公式 R=1.10 10里德伯常量vc Ehc HHHHn=6n=5n=4n=1n=3n=2巴爾末系巴爾末系 氫吸收光譜氫吸收光譜否定否定建立建立12rnrn nmr05301. nmEEhv 1、對玻爾理論的下列說法中，正確的是（、對玻爾理論的下列說法中，正確的是（ ） A、繼承了盧瑟福的原子

14、模型，但對原子能量、繼承了盧瑟福的原子模型，但對原子能量和電子軌道引入了量子化假設(shè)和電子軌道引入了量子化假設(shè) B、對經(jīng)典電磁理論中關(guān)于、對經(jīng)典電磁理論中關(guān)于“做加速運動的電做加速運動的電荷要輻射電磁波荷要輻射電磁波”的觀點表示贊同的觀點表示贊同 C、用能量轉(zhuǎn)化與守恒建立了原子發(fā)光頻率與、用能量轉(zhuǎn)化與守恒建立了原子發(fā)光頻率與原子能量變化之間的定量關(guān)系原子能量變化之間的定量關(guān)系 D、玻爾的兩個公式是在他的理論基礎(chǔ)上利用、玻爾的兩個公式是在他的理論基礎(chǔ)上利用經(jīng)典電磁理論和牛頓力學(xué)計算出來的經(jīng)典電磁理論和牛頓力學(xué)計算出來的ACD2、下面關(guān)于玻爾理論的解釋中，不正確的說法是、下面關(guān)于玻爾理論的解釋中，不

15、正確的說法是（ ） A、原子只能處于一系列不連續(xù)的狀態(tài)中，每個、原子只能處于一系列不連續(xù)的狀態(tài)中，每個狀態(tài)都對應(yīng)一定的能量狀態(tài)都對應(yīng)一定的能量 B、只要能量狀態(tài)不改變，就不會向外輻射能量、只要能量狀態(tài)不改變，就不會向外輻射能量 C、原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時，一定、原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時，一定是輻射一定頻率的光子是輻射一定頻率的光子 D、原子的每一個能量狀態(tài)都對應(yīng)一個電子軌道，、原子的每一個能量狀態(tài)都對應(yīng)一個電子軌道，并且這些軌道是不連續(xù)的并且這些軌道是不連續(xù)的C3、根據(jù)玻爾理論，氫原子中，量子數(shù)、根據(jù)玻爾理論，氫原子中，量子數(shù)n 越大，則下列說越大，則下列說法中正確的是（法中正確的是（ ）A、電子軌道半徑越大、電子軌道半徑越大 B、核外電子的速率越大、核外電子的速率越大C、氫原子能級的能量越大、氫原子能級的能量越大 D、核外電子的電勢能越大、核外電子的電勢能越大4、根據(jù)玻爾的原子理論，原子中電子繞核運動的半、根據(jù)玻爾的原子理論，原子中電子繞核運動的半徑（徑（ ）A、可以取任意值、可以取任意值 B、可以在某一范圍內(nèi)取任意值、可以在某一范圍內(nèi)取任意值C、可以取一系列不連續(xù)的任意值、可以取一系列不連續(xù)的任意值D、是一系列不連續(xù)的特定值、是一系列不連續(xù)的特定值DACD5、按照玻爾理論，一個氫原子中的電子從一個半徑為、按照玻爾理論，一個氫原子中的電子從一個半徑為ra的圓軌