《原子结构能级》PPT课件.ppt

粒子散射实验粒子散射实验 绝大多数绝大多数粒子仍然沿原方向前进粒子仍然沿原方向前进 少数少数粒子发生较大的偏转粒子发生较大的偏转,极少数极少数粒子偏粒子偏角超过角超过90,90,甚至达甚至达180180 一、原子核式结构模型一、原子核式结构模型一、原子核式结构模型一、原子核式结构模型解释解释粒子散射实验粒子散射实验 (原子内部是非常空的，绝大多数原子内部是非常空的，绝大多数粒子没有粒子没有碰上带正电的质量大的物质碰上带正电的质量大的物质)(只有少数只有少数粒子离带正电物质较近，命中率粒子离带正电物质较近，命中率很小，原子内正电荷和原子的质量集中在很小的体积内很小，原子内正电荷和原子的质量集中在很小的体积内)第第1条说明什么条说明什么?第第2条说明什么条说明什么?绝大多数绝大多数粒子仍然粒子仍然沿原方向前进沿原方向前进 少数少数粒子发生较大粒子发生较大的偏转的偏转,极少数极少数粒子偏粒子偏角超过角超过90,90,甚至达甚至达180180 一、原子核式结构模型一、原子核式结构模型一、原子核式结构模型一、原子核式结构模型在在原原子子的的中中心心有有一一个个很很小小的的核核，叫叫做做原原子子核核，原原子子的的全全部部正正电电荷荷和和几几乎乎全全部部质质量量都都集集中中在在原原子子核核里，带负电的电子在核外的空间运动。里，带负电的电子在核外的空间运动。、原子的核式结构模型、原子的核式结构模型原子直径数量级原子直径数量级 1010 m原子核直径数量级原子核直径数量级 1015 m 一、原子核式结构模型一、原子核式结构模型1原子核是由原子核是由质子质子和和中子中子组成，质子和中子统称为组成，质子和中子统称为核子核子、原子核的组成、原子核的组成 卢瑟福发现质子，预言卢瑟福发现质子，预言原子核是由质子和中子组成，查德威克原子核是由质子和中子组成，查德威克发现中子发现中子3同位素同位素2核力：核子间相互作用的强相互作用力，是短程力核力：核子间相互作用的强相互作用力，是短程力 1015 m一、原子核式结构模型一、原子核式结构模型卢瑟福的卢瑟福的粒子散射实验中，有少数粒子散射实验中，有少数粒子发生大角度偏转，其粒子发生大角度偏转，其原因是原因是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正电荷在原子中是均匀分布的C.原子中存在带负电的电子原子中存在带负电的电子D.原子只能处在一系列不连续的能量状态中原子只能处在一系列不连续的能量状态中 卢瑟福卢瑟福粒子散射实验的结果粒子散射实验的结果 A.证明了质子的存在证明了质子的存在B.证明了原子核是由质子和中子组成的证明了原子核是由质子和中子组成的C.证明原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核里证明原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核里D.说明了原子中的电子只能在某些轨道上运动说明了原子中的电子只能在某些轨道上运动 一、原子核式结构模型一、原子核式结构模型下列说法中正确的是下列说法中正确的是 A质子与中子的质量不等，但质量数相等质子与中子的质量不等，但质量数相等 B两个质子间，不管距离如何，核力总是大于库仑力两个质子间，不管距离如何，核力总是大于库仑力 C同一种元素的原子核有相同的质量数，但中子数可以不同同一种元素的原子核有相同的质量数，但中子数可以不同 D除万有引力外，两个中子之间不存在其它相互作用力除万有引力外，两个中子之间不存在其它相互作用力A一、原子核式结构模型一、原子核式结构模型原子核式结构模型原子核式结构模型与与经典电磁理论经典电磁理论的矛盾的矛盾核外电子绕核运动核外电子绕核运动辐射电磁波辐射电磁波电子轨道半径连续变小电子轨道半径连续变小原子不稳定原子不稳定辐射电磁波频率连续变化辐射电磁波频率连续变化原子是稳定的原子是稳定的原子光谱是线状谱原子光谱是线状谱二、玻尔原子模型二、玻尔原子模型 能级能级玻玻 尔尔模模 型型定态假说定态假说原子只能处于原子只能处于一系列不连续的能量状态一系列不连续的能量状态中，中，这些状态称为定态。这些状态称为定态。轨道假说轨道假说原子不同能量状态跟电子沿不同轨道绕核运原子不同能量状态跟电子沿不同轨道绕核运动相对应。因定态不连续，所以动相对应。因定态不连续，所以电子可能轨电子可能轨道分布也是不连续道分布也是不连续的。的。跃迁假说跃迁假说原子从一种定态跃迁到另一定态时原子从一种定态跃迁到另一定态时,要辐要辐射（或吸收）一定频率的光子射（或吸收）一定频率的光子,光子能量光子能量等于两定态的能量差。等于两定态的能量差。高能级高能级低能级低能级放放 出出 光光 子子吸吸 收收 能能 量量、玻尔原子模型、玻尔原子模型rn=n2 r1 r1 0.531010 m-0.851234n5-3.4-1.51-0.540E/eV-13.6二、玻尔原子模型二、玻尔原子模型 能级能级.能级能级1.原子各个定态对原子各个定态对应的能量是应的能量是不连续不连续的，这些能量值叫的，这些能量值叫做做能级能级。2.基态和激发态：基态和激发态：能量最低的状能量最低的状态（对应态（对应n=1）叫做）叫做基态，基态，其它状态（对其它状态（对应应n=2、3、4）叫做激发态。叫做激发态。3.氢原子的能级图氢原子的能级图 电电 离离二、玻尔原子模型二、玻尔原子模型 能级能级玻尔理论能够十分圆满地解释氢光谱并且预言了氢原玻尔理论能够十分圆满地解释氢光谱并且预言了氢原子辐射电磁波谱的问题，其成功之处在于引进了量子化的子辐射电磁波谱的问题，其成功之处在于引进了量子化的观点；但是，在解释其它原子光谱时遇到了很大的困难，观点；但是，在解释其它原子光谱时遇到了很大的困难，因为因为玻尔理论过多地保留了经典理论。玻尔理论过多地保留了经典理论。.玻尔理论的局限性玻尔理论的局限性二、玻尔原子模型二、玻尔原子模型 能级能级 玻尔原子模型中所做的假设有玻尔原子模型中所做的假设有 A、原子处于定态的能量状态时，虽然电子做加速运动，但并不向、原子处于定态的能量状态时，虽然电子做加速运动，但并不向外辐射能量。外辐射能量。B、原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道绕核运动相对应，、原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道绕核运动相对应，而电子的可能轨道的分布是不连续的。而电子的可能轨道的分布是不连续的。C、电子从一个轨道跃迁到另一轨道时，辐射（或吸收）一定频率、电子从一个轨道跃迁到另一轨道时，辐射（或吸收）一定频率的光子。的光子。D、电子跃迁时辐射的光子的频率等于电子绕核做圆周运动的频率。、电子跃迁时辐射的光子的频率等于电子绕核做圆周运动的频率。A B C 氢氢原原子子的的能能级级如如图图所所示示，已已知知可可见见光光的的光光子子能能量量范范围围约约为为1.62eV1.62eV3.11eV3.11eV下列说法下列说法错误错误的是的是 A A处于处于n n3 3能级的氢原子可以吸能级的氢原子可以吸 收任意频率的紫外线，并发生收任意频率的紫外线，并发生 电离电离B B大量大量氢原子从高能级向氢原子从高能级向n n3 3 能级跃迁时，发出的光具有能级跃迁时，发出的光具有 显著的热效应显著的热效应C C大量大量处于处于n n4 4能级的氢原子能级的氢原子 向低能级跃迁时，可能发出向低能级跃迁时，可能发出 6 6种不同频率的光种不同频率的光D D大量大量处于处于n n4 4能级的氢原子能级的氢原子 向低能级跃迁时，可能发出向低能级跃迁时，可能发出 3 3种不同频率的可见光种不同频率的可见光 二、玻尔原子模型二、玻尔原子模型 能级能级大量大量D二、玻尔原子模型二、玻尔原子模型 能级能级 原子从一个能级跃迁到一个较低的能级时，有可能不发射光子原子从一个能级跃迁到一个较低的能级时，有可能不发射光子例如在某种条件下，铬原子的例如在某种条件下，铬原子的n=2能级上的电子跃迁到能级上的电子跃迁到n=1能级上时能级上时并不发射光子，而是将相应的能量转交给并不发射光子，而是将相应的能量转交给n=4能级上的电子，使之能级上的电子，使之能脱离原子，这一现象叫做俄歇效应，以这种方式脱离了原子的电能脱离原子，这一现象叫做俄歇效应，以这种方式脱离了原子的电子叫做俄歇电子，已知铬原子的能级公式可简化表示为子叫做俄歇电子，已知铬原子的能级公式可简化表示为 式中式中n=1，2，3表示不同能级，表示不同能级，A是正的已知常数，上述俄歇电是正的已知常数，上述俄歇电子的动能是子的动能是 A3A/16 B7A/16 C11A/16 D13A/16C二、玻尔原子模型二、玻尔原子模型 能级能级 若原子的某内层电子被电离形成空位，其它层的电子跃迁到该若原子的某内层电子被电离形成空位，其它层的电子跃迁到该空位上时，会将多余的能量以电磁辐射的形式释放出来，此电磁辐空位上时，会将多余的能量以电磁辐射的形式释放出来，此电磁辐射就是原子的特征射就是原子的特征x射线内层空位的产生有多种机制，其中的一射线内层空位的产生有多种机制，其中的一种称为内转换，即原子中处于激发态的核跃迁回基态时，将跃迁时种称为内转换，即原子中处于激发态的核跃迁回基态时，将跃迁时释放的能量交给某一内层电子，使此内层电子电离而形成空位释放的能量交给某一内层电子，使此内层电子电离而形成空位(被被电离的电子称为内转换电子电离的电子称为内转换电子)的原子核从某一激发态回到基的原子核从某一激发态回到基态时，可将能量态时，可将能量E0=1.416 MeV交给内层电子交给内层电子(如如K、L、M层电子，层电子，K、L、M标记原子中最靠近核的三个电子层标记原子中最靠近核的三个电子层)使其电离实验测得使其电离实验测得从从 原子的原子的K、L、M层电离出的电子的动能分别为层电离出的电子的动能分别为Ek=1.323 MeV、EL=1.399 MeV、EM=1.412 MeV则可能发射的特征则可能发射的特征x射线的射线的能量为能量为A0.013 MeV B0.017 MeV C0.076 MeV D0.093 MeVK层电子具有的能量层电子具有的能量 E1L层电子具有的能量层电子具有的能量 E2M层电子具有的能量层电子具有的能量 E3可辐射的原子特征射线有可辐射的原子特征射线有种种好了，这次课到此结束好了，这次课到此结束!THANK YOU CLASS IS OVERCLASS IS OVER二、玻尔原子模型二、玻尔原子模型 能级能级 已知氢原子在基态时电子轨道半径已知氢原子在基态时电子轨道半径r10.531010 m，能量为，能量为E113.6eV。静电力常量为。静电力常量为k9109Nm2/C2，普朗克常量为，普朗克常量为h6.631034 Js。求：求：电子在基态轨道上运动的动能；电子在基态轨道上运动的动能；氢原子处于第四能级的激发态跃迁到第二能级的激发态时，氢原子处于第四能级的激发态跃迁到第二能级的激发态时，辐射的光波的波长是多少？辐射的光波的波长是多少？Ek113.6eVEp127.2eV