原子的核式結(jié)構(gòu)

關(guān)于原子的核式結(jié)構(gòu)第一頁，共三十二頁，2022年，8月28日1858年德國物理學(xué)家普呂克爾較早發(fā)現(xiàn)了氣體導(dǎo)電時的輝光放電現(xiàn)象。1876年德國物理學(xué)家戈德斯坦認(rèn)為管壁上的熒光是由于玻璃受到的陰極發(fā)出的某種射線的撞擊而引起的，并把這種未知射線稱之為陰極射線。湯姆孫證實這種射線的本質(zhì)是一種高速粒子流，并把這種粒子命名為電子。湯姆孫一、電子的發(fā)現(xiàn)---湯姆孫

電子發(fā)現(xiàn)的意義：認(rèn)識到原子可再分。

第一次較為精確測量出電子電荷量的是美國物理學(xué)家密立根利用油滴實驗測量出的。第二頁，共三十二頁，2022年，8月28日湯姆孫的棗糕原子模型

在湯姆孫的原子模型中，原子是一個球體；正電核均勻分布在整個球內(nèi)，而電子都象棗核那樣鑲嵌在原子里面．電子正電荷

這個模型不久就被實驗事實否定了第三頁，共三十二頁，2022年，8月28日

粒子散射實驗著名的

粒子散射實驗盧瑟福

1909～1911年，英國物理學(xué)家盧瑟福和他的助手們進行了α粒子散射實驗第四頁，共三十二頁，2022年，8月28日

粒子散射實驗

根據(jù)湯姆孫模型計算的結(jié)果：電子質(zhì)量很小，對α

粒子的運動方向不會發(fā)生明顯影響；由于正電荷均勻分布，α

粒子所受庫侖力也很小，故α粒子偏轉(zhuǎn)角度不會很大．第五頁，共三十二頁，2022年，8月28日

粒子散射實驗現(xiàn)象1、絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后，與原來的運動方向偏離不多（平均2o-3o）2、少數(shù)α粒子產(chǎn)生較大角度的偏轉(zhuǎn)。3、極少數(shù)α粒子產(chǎn)生超過90°的大角度偏轉(zhuǎn)。4、個別α粒子甚至被彈回。第六頁，共三十二頁，2022年，8月28日在原子的中心有一個很小的核，叫做原子核．原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里．帶負(fù)電的電子在核外空間繞著核旋轉(zhuǎn)．盧瑟福提出的原子核式結(jié)構(gòu)二、原子的核式結(jié)構(gòu)模型---盧瑟福第七頁，共三十二頁，2022年，8月28日原子核原子核大小:（α粒子散射實驗估測）原子的大小:第八頁，共三十二頁，2022年，8月28日體育場原子核的核式結(jié)構(gòu)

根據(jù)盧瑟福的原子結(jié)構(gòu)模型，原子內(nèi)部是十分“空曠”的，舉一個簡單的例子：原子原子核

第九頁，共三十二頁，2022年，8月28日每種原子、分子都有其特征光譜。因此分析其特征光譜，對研究不同原子、分子及其結(jié)構(gòu)有著重大的意義。光譜學(xué)已成為光學(xué)的一個重要分支，并被廣泛用于科研和生產(chǎn)中。氫原子是最簡單的原子，其光譜線在按波長（或波數(shù)）大小的排列次序上顯示出簡單的規(guī)律性。研究原子結(jié)構(gòu)，很自然氫原子首先被關(guān)注。三、氫原子光譜第十頁，共三十二頁，2022年，8月28日記錄光的波長成分和強度分布的彩色光帶叫做光譜第十一頁，共三十二頁，2022年，8月28日發(fā)射光譜：連續(xù)譜和線狀譜。連續(xù)譜------波長連續(xù)分布的光譜線狀譜---不連續(xù)的亮線的光譜熾熱固體、液體和高壓氣體的發(fā)射光譜是連續(xù)譜。稀薄氣體或金屬的蒸氣的發(fā)射光譜是線狀譜。第十二頁，共三十二頁，2022年，8月28日各種原子的發(fā)射光譜都是線狀譜，說明原子只能發(fā)出幾種特定頻率的光。不同原子的亮線位置不同，說明不同原子的發(fā)光頻率是不一樣的，因此這些亮線稱為原子的特征譜線。分析特征光譜可以確定物質(zhì)的組成成分（光譜分析）。氫原子是最簡單的原子，其光譜也最簡單。第十三頁，共三十二頁，2022年，8月28日除了巴耳末系，后來發(fā)現(xiàn)的氫光譜在紅外和紫個光區(qū)的其它譜線也都滿足與巴耳末公式類似的關(guān)系式。1885年，巴耳末對當(dāng)時已知的，在可見光區(qū)的4條譜線作了分析，發(fā)現(xiàn)這些譜線的波長可以用一個公式表示：第十四頁，共三十二頁，2022年，8月28日其他譜系第十五頁，共三十二頁，2022年，8月28日經(jīng)典理論核外電子繞核運動輻射電磁波電子軌道半徑連續(xù)變小原子不穩(wěn)定輻射電磁波頻率連續(xù)變化事實上：原子是穩(wěn)定的原子光譜是線狀譜

經(jīng)典電磁理論解決不了微觀現(xiàn)象，為此1913年玻爾提出了玻爾理論。第十六頁，共三十二頁，2022年，8月28日

1、原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，在這些狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的，電子雖然繞核運動，但并不向外輻射能量。這些狀態(tài)叫定態(tài)。

2、原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時，它輻射（或吸收）一定頻率的光子，光子的能量由這兩種定態(tài)的能量差決定，即Em－Enhv=

3、原子的不同能量狀態(tài)跟電子沿不同的圓形軌道繞核運動相對應(yīng)。原子的定態(tài)是不連續(xù)的，因此電子的可能軌道的分布也是不連續(xù)的。(Em>En)四、玻爾理論第十七頁，共三十二頁，2022年，8月28日1、能級：氫原子的各個定態(tài)的能量值，叫它的能級。2、基態(tài)：在正常狀態(tài)下，原子處于最低能級，這時電子在離核最近的軌道上運動，這種定態(tài)叫基態(tài)。3、激發(fā)態(tài)：除基態(tài)以外的能量較高的其他能級，叫做激發(fā)態(tài)。

氫原子的各條可能的電子軌道半徑及相應(yīng)的能量（包括電子繞核運動的動能和電子與核相互作用的電勢能）（n是正整數(shù)）r1=0.53×10-10m,E1=-13.6eV（取無窮遠處電勢能E=0）

第十八頁，共三十二頁，2022年，8月28日氫原子的軌道及對應(yīng)的能級n∞：電子脫離核束縛12345∞n量子數(shù)-13.6-3.4-1.51-0.85-0.540E/eV氫原子能級圖第十九頁，共三十二頁，2022年，8月28日五、光子的發(fā)射與吸收1、向下躍遷2、向上躍遷發(fā)射光子12345∞n量子數(shù)-13.6-3.4-1.51-0.85-0.540E/eV吸收能量1)光子使原子躍遷光子的能量必須等于能級差，或者能讓電子脫離光子：要么全被吸收，要么不吸收第二十頁，共三十二頁，2022年，8月28日脫離：思考:分別能量為2eV、10eV的光子照射處于n=2激發(fā)態(tài)的氫原子，結(jié)果如何？如基態(tài)氫原子的電離能為13.6eV，只要大于或等于13.6eV的光子都被基態(tài)的氫原子吸收而發(fā)生電離，只不過入射擊光子的能量越大，原子電離后產(chǎn)生的自由電子的動能越大。第二十一頁，共三十二頁，2022年，8月28日2)實物粒子使原子躍遷躍遷：實物粒子和原子碰撞的情況，由于實物粒子的動能可全部或部分地為原子吸收，所以只要入射粒子的動能大于或等于原子某兩定態(tài)能量之差，也可使原子受激發(fā)而向較高能級躍遷。思考:用動能為12ev、15ev的電子與氫原子碰撞，氫原子是否能發(fā)生躍遷第二十二頁，共三十二頁，2022年，8月28日某個氫原子處于n=4激發(fā)態(tài)1、它可能向外輻射幾種波長的光子？2、若是一群處于該激發(fā)態(tài)的氫原子呢？12345∞n量子數(shù)-13.6-3.4-1.51-0.85-0.540E/eV要注意是一個原子躍遷還是一群原子躍遷一群氫原子處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)時，可能輻射出的光譜線條數(shù)為第二十三頁，共三十二頁，2022年，8月28日一群氫原子處于n=4激發(fā)態(tài)6種波長的光子12345∞n量子數(shù)-13.6-3.4-1.51-0.85-0.540E/eV一群氫原子處于n=3激發(fā)態(tài)3種能量的光子間距可定性代表能級差大小一群氫原子處于n=5激發(fā)態(tài)幾種頻率的光子？第二十四頁，共三十二頁，2022年，8月28日12345∞n量子數(shù)-13.6-3.4-1.51-0.85-0.540E/eV一群氫原子處于n=5激發(fā)態(tài)幾種頻率的光子？10條第二十五頁，共三十二頁，2022年，8月28日12345∞n量子數(shù)-13.6-3.4-1.51-0.85-0.540E/eV一群氫原子處于n=5激發(fā)態(tài)幾種頻率的光子？10條第二十六頁，共三十二頁，2022年，8月28日五、氫原子的能級圖：---解釋光譜－－－－－－－－－－－－－－－－－１２３４５-13.6-3.4-1.51-0.85-0.540eVnE∞萊曼系（紫外線）巴爾末系（可見光）（紅外線）第二十七頁，共三十二頁，2022年，8月28日1.在盧瑟福的α粒子散射實驗中，有少數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，其原因是(

)

A.原子的正電荷和絕大部分質(zhì)量集中在一個很小的核上

B.正電荷在原子中是均勻分布的

C.原子中存在著帶負(fù)電的電子

D.原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中A第二十八頁，共三十二頁，2022年，8月28日2、下面關(guān)于玻爾理論的解釋中，不正確的說法是（）

A、原子只能處于一系列不連續(xù)的狀態(tài)中，每個狀態(tài)都對應(yīng)一定的能量

B、原子中，雖然核外電子不斷做加速運動，但只要能量狀態(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，一定要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，并且這些軌道是不連續(xù)的C第二十九頁，共三十二頁，2022年，8月28日3、根據(jù)玻爾理論，氫原子中，量子數(shù)N越大，則下列說法中正確的是（）A、電子軌道半徑越大B、核外電子的速率越大C、氫原子能級的能量越大D、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徑（）A、可以取任意值B、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D、是一系列不連續(xù)的特定值DACD第三十頁，共三十二頁，2022年，