35第十八章原子結(jié)構(gòu)課件

3-5第十八章原子結(jié)構(gòu)課件3-5第十八章原子結(jié)構(gòu)課件3-5第十八章原子結(jié)構(gòu)課件1.電子的發(fā)現(xiàn)1.電子的發(fā)現(xiàn)“陰極射線管”，又稱(chēng)“克魯克斯管”

威廉·克魯克斯1.陰極射線

對(duì)陰極射線的本質(zhì)有了兩種完全不同的概念:

(2)以克魯克斯為代表的在英國(guó)物理學(xué)家中流行另一種觀點(diǎn)，認(rèn)為陰極射線是由陰極發(fā)射的帶負(fù)電的粒子所組成。(1)德國(guó)物理學(xué)家認(rèn)為陰極射線像普通的光線一樣是以太中的波動(dòng)，即電磁波。威廉·湯姆遜

湯姆遜巧妙地將電場(chǎng)和磁場(chǎng)結(jié)合起來(lái)，首先測(cè)出了陰極射線的速度，并進(jìn)一步測(cè)量出了陰極射線中帶負(fù)電的“原子”所攜帶的電荷量和它的質(zhì)量的比值，稱(chēng)為“荷質(zhì)比”。2.原子的核式結(jié)構(gòu)模型一、電子的發(fā)現(xiàn)與湯姆生的原子模型1、1897年,湯姆生通過(guò)陰極射線發(fā)現(xiàn)了電子后來(lái)在氣體電離、光電效應(yīng)等實(shí)驗(yàn)中物體都射出了電子。2、電子的發(fā)現(xiàn)，表明：電子是原子的組成部分。3、湯姆生的原子模型：原子是球體，電荷均勻分布在整個(gè)球體內(nèi)，電子像棗糕里的棗那樣鑲嵌在里面。1、1909－1911年,盧瑟福和他的助手進(jìn)行了α粒子散射實(shí)驗(yàn).二、α粒子散射實(shí)驗(yàn)用α粒子轟擊金箔。2、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象:①、絕大多數(shù)α粒子穿過(guò)金箔后基本上仍沿原來(lái)的方向前進(jìn);②、少數(shù)α粒子發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn);③、極少數(shù)偏角>900；④、甚至有α粒子被反彈回。據(jù)當(dāng)時(shí)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,入射的粒子中每8000個(gè)粒子有一個(gè)要反射回來(lái)。1、盧瑟福根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型：三、原子的核式結(jié)構(gòu)模型

在原子的中心有一個(gè)很小的核叫原子核,原子的全部正電荷和幾乎全部的質(zhì)量都集中在原子核里,帶負(fù)電的電子在核外的空間運(yùn)動(dòng)。2、原子的核式結(jié)構(gòu)很好的解釋了α粒子散射實(shí)驗(yàn)由于原子核很小，大部分α粒子穿過(guò)金箔時(shí)都離核很遠(yuǎn)，受到的斥力很小，它們的的運(yùn)動(dòng)幾乎不受影響；只有極少數(shù)α粒子從原子核附近飛過(guò)，明顯地受到原子核的庫(kù)侖斥力而發(fā)生大角度的偏轉(zhuǎn)，極個(gè)別α粒子恰好與原子核正碰，被反彈回。按照盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型,原子內(nèi)部是十分空曠的,近年來(lái)的研究表明,原子的數(shù)量級(jí)為10－10m,而原子核的數(shù)量級(jí)為10－15m.四.四.原子核的電荷與尺度估算原子核大小的數(shù)量級(jí)。4

玻爾的原子模型一、盧瑟福原子模型與經(jīng)典電磁理論的矛盾1、電子繞核運(yùn)動(dòng)要輻射電磁波，能量逐漸減小，軌道半徑也逐漸減小，最終落在原子核上，即原子是不穩(wěn)定的，這與實(shí)際情況不符。2、電子繞核運(yùn)動(dòng)輻射電磁波的頻率等于運(yùn)行頻率，隨著軌道半徑的減小，電磁波的頻率將逐漸變化，因此原子光譜應(yīng)是包含一切頻率的連續(xù)譜，這與實(shí)際的原子光譜為線狀譜不符。二、玻爾原子理論的基本假設(shè)玻爾為了解決上述矛盾，提出了原子的量子化模型，主要有如下三條假設(shè)：1、軌道量子化假設(shè)：原子核外電子運(yùn)動(dòng)的軌道分布是不連續(xù)的，軌道半徑只能取某些分立的值。2、能量量子化假設(shè)：與軌道量子化相對(duì)應(yīng)，原子只能處在一系列不連續(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(yùn)動(dòng)，但并不向外輻射能量。這些量子化的能量值叫做能級(jí)。3、躍遷假設(shè)：原子從能量為Em的狀態(tài)躍遷到能量為En的狀態(tài)時(shí)，它輻射(m>n)或吸收(m<n)一定頻率的光子，光子的能量為1、能級(jí)：原子在各個(gè)狀態(tài)的能量值叫做原子的能級(jí)。（1）基態(tài)：能量最低的狀態(tài)，此時(shí)核外電子在離核最近的軌道上運(yùn)動(dòng)，最穩(wěn)定。（2）激發(fā)態(tài)：除基態(tài)外能量較高的狀態(tài)，此時(shí)核外電子在離核較遠(yuǎn)的軌道上運(yùn)動(dòng)，電子離核越遠(yuǎn)，能量值越大。2.定態(tài)：原子具有確定能量的穩(wěn)定狀態(tài)。氫原子的能級(jí)圖-13.6-3.4-1.51-0.85-0.54E／eVn∞532140氫原子的能級(jí)圖-13.6-3.4-1.51-0.85-0.54E／eVn∞532140氫光譜0.41010.65620.48610.4340μm玻爾理論成功的解釋了氫原子光譜，對(duì)氫原子有：式中n為量子數(shù)，氫原子核外電子的最小軌道為氫原子核外電子在離核最近的軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)動(dòng)能和勢(shì)能的總和為E1，若規(guī)定離核無(wú)窮遠(yuǎn)處的電勢(shì)能為零，則E1=-13.6eV

三.光譜和光譜分析1、分類(lèi)：發(fā)射光譜吸收光譜連續(xù)光譜明線光譜也叫原子光譜（1）發(fā)射光譜：物體發(fā)光直接產(chǎn)生的光譜。①連續(xù)光譜：連續(xù)分布的包含有從紅光到紫光各種色光的光譜。（熾熱的固體、液體和高壓氣體的發(fā)射光譜是連續(xù)光譜。例如：電燈絲發(fā)出的光就是連續(xù)光譜。）2、各種光譜的具體分析：②明線光譜也叫原子光譜：只含有一些不連續(xù)的亮線（譜線）的光譜。各條譜線對(duì)應(yīng)于不同波長(zhǎng)的光。稀薄的氣體或金屬的蒸汽的發(fā)射光譜是明線光譜。明線光譜是由游離狀態(tài)的原子發(fā)射的，所以也叫原子光譜。由于不同原子發(fā)射的明線光譜不同，即各種原子只能發(fā)出具有本身特征的某些波長(zhǎng)的光，因此，明線光譜的譜線也叫原子的特征光譜。鈉的明線光譜氫的明線光譜稀薄氣體發(fā)光產(chǎn)生的光譜由若干條不連續(xù)的亮線組成。這是因?yàn)楦鶕?jù)玻爾理論，當(dāng)原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)，輻射光子的能量等于前后兩個(gè)能級(jí)之差，由于原子的能級(jí)是不連續(xù)的，所以輻射光子的能量也是不連續(xù)的，形成的光譜是由若干條亮線組成的線狀譜。（2）、吸收光譜高溫物體發(fā)出的白光（包含連續(xù)分布的一切波長(zhǎng)的光）通過(guò)物質(zhì)時(shí)，某些波長(zhǎng)的光被物質(zhì)吸收后的光譜。白光通過(guò)溫度較低的氣體時(shí)，產(chǎn)生的吸收光譜也是原子光譜。（這是因?yàn)榈蜏貧怏w原子吸收的光，恰好就是這種原子在高溫時(shí)發(fā)出的光。）鈉的吸收光譜氫原子的吸收光譜3、光譜分析：根據(jù)光譜可以鑒別物質(zhì)和確定物質(zhì)的化學(xué)成分，這種方法叫光譜分析。太陽(yáng)光譜太陽(yáng)光譜是吸收光譜光譜分析利用的是特征譜線，或明線或暗線已知?dú)湓釉诨鶓B(tài)時(shí)電子軌道半徑r1=0.53×10-10m，能量為E1=-13.6eV。靜電力常量為k=9×109N·m2/C2，普朗克常量為h=6.63×10-34J·s。求：（1）電子在基態(tài)軌道上運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能；（2）氫原子處于第四能級(jí)的激發(fā)態(tài)躍遷到第二能級(jí)的激發(fā)態(tài)時(shí)，輻射的光波的波長(zhǎng)是多少？【解答】（1）電子繞核做圓周運(yùn)動(dòng)可見(jiàn)基態(tài)軌道上運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能跟總能量-13.6eV的絕對(duì)值相等，而電勢(shì)能為：

EP=E-EK=-27.2eV其絕對(duì)值恰好為動(dòng)能的2倍

玻爾原子模型中所做的假設(shè)有（）

A、原子處于定態(tài)的能量狀態(tài)時(shí)，雖然電子做加速運(yùn)動(dòng)，但并不向外輻射能量。

B、原子的不同能量狀態(tài)與電子沿不同的圓軌道繞核運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng)，而電子的可能軌道的分布是不連續(xù)的。

C、電子從一個(gè)軌道躍遷到另一軌道時(shí)，輻射（或吸收）一定頻率的光子。

D、電子躍遷時(shí)輻射的光子的頻率等于電子繞核做圓周運(yùn)動(dòng)的頻率。

ABC

按照玻爾理論,氫原子處在量子數(shù)為n=2和n=3的定態(tài)時(shí),其相應(yīng)的原子能量的絕對(duì)值之比E2:E3=______9︰4

下面說(shuō)法正確的是（）A.光子射到金屬表面時(shí)，可能有電子發(fā)出B.光子射到金屬表面時(shí)，一定有電子發(fā)出C.電子轟擊金屬表面時(shí)，可能有光子發(fā)出D.電子轟擊金屬表面時(shí)，一定沒(méi)有光子發(fā)出AC

如圖給出氫原子最低的四個(gè)能級(jí)，大量氫原子在這些能級(jí)之間躍遷所輻射的光子的頻率最多有

種，其中最小的頻率

赫（保留兩個(gè)數(shù)字）。h=6.63×10–34J·SE（eV）－3.42－1.513－0.854－13.61n61.6×1014

處于基態(tài)的氫原子在某單色光束照射下，只能發(fā)出頻率為ν1、ν2、ν3的三種光，且ν1＜ν2＜ν3，則該照射光的光子能量為()A.hν1B.hν2C.hν3D.h（ν1+ν2+ν3）E（eV）－3.42－1.513－0.854－13.61nC欲使處于基態(tài)的氫原子激發(fā)，下列措施可行（）

A.用10.2eV的光子照射B.用11.5eV的光子照射C.用14eV的光子照射D.用11.5eV的電子碰撞E.用10eV的電子碰撞ACD

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根據(jù)玻爾理論，氫原子由外層軌道躍遷到內(nèi)層軌道后()A.原子的能量增加，電子的動(dòng)能減小B.原子的能量增加，電子的動(dòng)能增加C.原子的能量減少，電子的動(dòng)能減小D.原子的能量減少，電子的動(dòng)能增加D

(03年江蘇高考)原子從一個(gè)能級(jí)躍遷到一個(gè)較低的能級(jí)時(shí)，有可能不發(fā)射光子，例如在某種條件下，鉻原子的n=2能級(jí)上的電子躍遷到n=1能級(jí)上時(shí)并不發(fā)射光子，而是將相應(yīng)的能量轉(zhuǎn)交給n=4能級(jí)上的電子，使之能脫離原子，這一現(xiàn)象叫做俄歇效應(yīng)，以這種方式脫離了原子的電子叫做俄歇電子，已知鉻原子的能級(jí)公式可簡(jiǎn)化表示為En=-A/n2,式中n=1，2，3……表示不同能級(jí)，A是正的已知常數(shù)，上述俄歇電子的動(dòng)能是（）

A．3A/16B．7A/16C．11A/16D．13A/16C圖示為氫原子的能級(jí)圖，用光子能量為13.07eV的光照射一群處于基態(tài)的氫原子，可能觀測(cè)到氫原子發(fā)射的不同波長(zhǎng)的光有多少種()A.15B.10C.4D.1∞E（eV）－3.42－1.513

－0.854n－0.545－0.3860-13.611

B返回現(xiàn)有1200個(gè)氫原子被激發(fā)到量子數(shù)為4的能級(jí)上，若這些受激氫原子最后都回到基態(tài)，則在此過(guò)程中發(fā)出的光子總數(shù)是多少？假定處在量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)的氫原子躍遷到各較低能級(jí)的原子數(shù)都是處在該激發(fā)態(tài)能級(jí)上的原子總數(shù)的1/(n-1)

（）A．2200B．2000C．1200D．2400AA．40.8eV B．43.2ev C．51.0eV D．54.4eV氦原子被電離一個(gè)核外電子，形成類(lèi)氫結(jié)構(gòu)的氦離子。已知基態(tài)的氦離子能量為E1=－54.4eV，氦離子能級(jí)的示意圖如圖所示。在具有下列能量的光子中，不能被基態(tài)氦離子吸收而發(fā)生躍遷的是 （）-3.4eV-6.0eV-13.6eV-54.4eVE5

0E4E3E2E1B返回

（2007江蘇高考題）μ子與氫原子核（質(zhì)子）構(gòu)成的原子稱(chēng)為μ氫原子，它在原子核物理的研究中有重要作用。圖為μ氫原子的能級(jí)示意圖。假定光子能量為E的一束光照射容器中大量處于n＝2能級(jí)的μ氫原子。μ

氫原子吸收光子后，發(fā)出頻率為ν1、ν2、ν3

、ν4、ν5和ν6的光，且頻率依次增大，則E等于()A.h（ν3

－ν1）

B.h（ν5＋ν6）C.hν3

D.hν4C四.玻爾模型的局限性：玻爾理論僅在解釋氫原子光譜上獲得成功，它的成功之處在于