化學課件63原子結(jié)構(gòu)

第六章原子結(jié)構(gòu)Atomic

Structure主講人：楊柳青本章知識體系6.1

經(jīng)典的原子模型6.2

氫原子光譜和波爾氫原子模型6.3

微觀粒子的運動特性6.4

原子的量子力學模型6.5

多電子原子的結(jié)構(gòu)6.6

原子結(jié)構(gòu)與元素周期律6.3.1

微觀粒子的波粒二象性光的波粒二象性電子的波粒二象性6.3.2

海森堡測不準關(guān)系6.3微觀粒子的運動特性粒子說和波動說的斗爭1900年，黑體輻射普朗克1905年，光子解釋光電效應愛因斯坦1666年，光的反射牛頓1678年，光的折射與反射惠更斯1885年，氫原子可見光譜經(jīng)驗公式巴爾末1924年，微觀粒子也具有

波粒二象性德布羅意1927年，電子通過鎳塊得到衍射圖像戴維森、革末、

G.P.湯姆遜1801年，光的干涉托馬斯·楊1886年，電磁波理論

光是一種電磁波麥克斯韋爾1897年，低壓氣體放電實驗得到電子荷質(zhì)比J.J.湯姆遜1909年，油滴實驗測出電子的電量米里根粒子說波動說1815年，光的衍射

菲涅耳6.3.1.1光的波粒二象性光的干涉：兩列或幾列光波在空間相遇時相互疊加，在某些區(qū)域始終加強，在另一些區(qū)域則始終削弱，

形成穩(wěn)定的強弱分布的現(xiàn)象。6.3.1.1光的波粒二象性d衍射：又稱為繞射，波在傳播過程中經(jīng)過障礙物或孔隙時所發(fā)生的傳播方向彎曲現(xiàn)象。λ﹥d

衍射（繞射）

λ﹤d

直射λ6.3.1.1光的波粒二象性光的衍射：光繞過障礙物偏離直線傳播路徑而進入陰影區(qū)里的現(xiàn)象，叫光的衍射。6.3.1.1光的波粒二象性光電效應：在光的照射下，某些物質(zhì)內(nèi)部的電子會被光子激發(fā)出來而形成電流，即光生電。6.3.1.1光的波粒二象性電磁波：又稱電磁輻射，是由同相振蕩且互相垂直的電場與磁場在空間中以波的形式移動，其傳播方向垂直于電場與磁場構(gòu)成的平面，有效的傳遞能量和動量。nl

=

c電磁波的波長6.3.1.2電子的波粒二象性1927年，法國物理學家德布羅意（L.De.Broglie）提出微觀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電子的波粒二象性物體粒子質(zhì)量m/kg速度v/(m?s-1)波長λ/pm1V電子9.1×10-315.9×1051200He原子（300K）6.6×10-271.4×1037210000V電子9.1×10-315.9×10712壘球2.0×10-1301.1×10-22槍彈1.0×10-21.0×1036.6×10-23λ

=

h

=

h

P

mv物質(zhì)波電子通過鋁箔的衍射圖像電子衍射原理圖物質(zhì)波是具有統(tǒng)計性的幾率波。父與子低壓氣體放電實驗J.J.湯姆遜實驗數(shù)據(jù)證明電子的波動性G.P.湯姆遜6.3.2

海森堡測不準關(guān)系Δx

ΔP

≥1927年，德國物理學家海森堡（W.Heisenberg）微觀粒子運動符合測不準關(guān)系（不確定性原理）：微觀粒子的位置與動量不可能同時被確定。這種不確定性是否有一個最小值？是0嗎？不確定度遵循以下不等式：

h

4pΔx

mΔv

≥

h

4pm=0.6

kgv=

1.0

m?s-1紅光：λ=

700nm=7

×105pm10000V電子P

=hλ紅光：λ=

700nm=7

×105pmγ射線：λ=1

×10-14m=0.01pm電磁波的波長6.3.2

海森堡測不準關(guān)系研究對象質(zhì)量m位置的誤差Δx速度的誤差Δv微觀電子9.1×10-31kg10-10m1.16×106m?s-1宏觀子彈0.01kg10-4m1.06×10-28m?s-1Δx

mΔv

≥

h

4p說明什么呢？即，一個0.01kg的子彈，位置在x=1m±10-4m處，速度v=

1.0×103

m?s-1±1.06×10-28m?s-1。6.3.2

海森堡測不準關(guān)系電子運動軌道并不存在！??！d=10-10me+

eee6.1~6.3

小結(jié)公元前5世紀德謨克利特原子1808年道爾頓

原子學說1897年可魯克斯和湯姆遜發(fā)現(xiàn)電子1909年米里根電子電量和質(zhì)量1911年盧瑟福

原子模型1890年里德堡氫原子光譜經(jīng)驗式1900年