原子的核式结构课件.ppt

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1、关于原子的核式结构现在学习的是第1页，共32页 1858 1858年德国物理学家普吕克尔较早发现了气体导电时的辉光放电现象。年德国物理学家普吕克尔较早发现了气体导电时的辉光放电现象。18761876年德国物理学家戈德斯坦认为管壁上的荧光是由于玻璃受到的年德国物理学家戈德斯坦认为管壁上的荧光是由于玻璃受到的阴极发出阴极发出的某种射线的撞击而引起的，并把这种未知射线称之为的某种射线的撞击而引起的，并把这种未知射线称之为阴极射线阴极射线。汤姆孙汤姆孙证实这种射线的本质是一种高速粒子证实这种射线的本质是一种高速粒子流，并把这种粒子命名为流，并把这种粒子命名为电子电子。汤姆孙汤姆孙一、电子的发现一、电子

2、的发现-汤姆孙汤姆孙 电子发现的意义：认识到电子发现的意义：认识到原子可再分原子可再分。第一次较为精确测量出电子电荷量的是美国第一次较为精确测量出电子电荷量的是美国物理学家物理学家密立根密立根利用利用油滴实验油滴实验测量出的。测量出的。现在学习的是第2页，共32页 在汤姆在汤姆的原子模型的原子模型中，原子是一个球体中，原子是一个球体；正电核均匀分布在；正电核均匀分布在整个球内，而电子都整个球内，而电子都象枣核那样镶嵌在原象枣核那样镶嵌在原子里面子里面电子电子正电荷正电荷 现在学习的是第3页，共32页著名的著名的 粒子散射实验粒子散射实验卢瑟福 1909190919111911年，英年，英国物理

3、学家卢瑟福国物理学家卢瑟福和他的助手们进行和他的助手们进行了了 粒子散射实验粒子散射实验现在学习的是第4页，共32页 根据汤姆孙模型计算的结果：电子质量很小，根据汤姆孙模型计算的结果：电子质量很小，对对 粒子的运动方向不会发生明显影响；由粒子的运动方向不会发生明显影响；由于正电荷均匀分布，于正电荷均匀分布，粒子所受库仑力也很粒子所受库仑力也很小，故小，故 粒子偏转角度不会很大粒子偏转角度不会很大现在学习的是第5页，共32页1 1、绝大多数绝大多数 粒子穿过金箔后，与原来的运动方向粒子穿过金箔后，与原来的运动方向偏离不多（平均偏离不多（平均2 2o o-3-3o o）2 2、少数少数 粒子产生较

4、大角度的偏转。粒子产生较大角度的偏转。3 3、极少数极少数 粒子产生超过粒子产生超过9090的大角度偏转。的大角度偏转。4 4、个别个别粒子粒子甚至被弹回。甚至被弹回。现在学习的是第6页，共32页在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核原子的原子的全部正电荷全部正电荷和和几乎全部质量几乎全部质量都集中在都集中在原子核里原子核里带负电的电子在核外空间绕着核旋转带负电的电子在核外空间绕着核旋转卢瑟福提出卢瑟福提出的原子核式的原子核式结构结构二、原子的核式结构模型二、原子的核式结构模型-现在学习的是第7页，共32页原子核原子核原子核大小原子核大小:（粒子散射实验估

5、测粒子散射实验估测）m1510原子的大小原子的大小:m1010现在学习的是第8页，共32页体育场 根据卢瑟福的原子结构模型，原子内部是根据卢瑟福的原子结构模型，原子内部是十分十分“空旷空旷”的，举一个简单的例子：的，举一个简单的例子：原子原子核 现在学习的是第9页，共32页 每种原子、分子都有其特征光谱。因此分析其特征光谱，对每种原子、分子都有其特征光谱。因此分析其特征光谱，对研究不同原子、分子及其结构有着重大的意义。光谱学已成为研究不同原子、分子及其结构有着重大的意义。光谱学已成为光学的一个重要分支，并被广泛用于科研和生产中。光学的一个重要分支，并被广泛用于科研和生产中。氢原子是最简单的原子

6、，其光谱线在按波长（或波数）大氢原子是最简单的原子，其光谱线在按波长（或波数）大小的排列次序上显示出简单的规律性。研究原子结构，很自小的排列次序上显示出简单的规律性。研究原子结构，很自然氢原子首先被关注。然氢原子首先被关注。三、氢原子光谱三、氢原子光谱现在学习的是第10页，共32页 记录光的波长成分和强度分布的记录光的波长成分和强度分布的彩色光带彩色光带叫做叫做光谱光谱现在学习的是第11页，共32页发射光谱：发射光谱：连续谱连续谱和和线状谱线状谱。连续谱连续谱-波长连续分布的光谱波长连续分布的光谱线状谱线状谱-不连续的亮线的光谱不连续的亮线的光谱炽热固体、液体和高压气体的发射光谱是连续谱。炽热

7、固体、液体和高压气体的发射光谱是连续谱。稀薄气体或金属的蒸气的发射光谱是线状谱。稀薄气体或金属的蒸气的发射光谱是线状谱。现在学习的是第12页，共32页 各种原子的发射光谱都是线状谱，说明原子只能发各种原子的发射光谱都是线状谱，说明原子只能发出几种特定频率的光。不同原子的亮线位置不同，出几种特定频率的光。不同原子的亮线位置不同，说明不同原子的发光频率是不一样的，因此这些亮说明不同原子的发光频率是不一样的，因此这些亮线称为原子的特征谱线。线称为原子的特征谱线。分析特征光谱可以确定物质的组成成分（光谱分析分析特征光谱可以确定物质的组成成分（光谱分析）。）。氢原子是最简单的原子，其光谱也最简单。氢原子

8、是最简单的原子，其光谱也最简单。现在学习的是第13页，共32页221111()3,4,5,.2Rnnm7巴耳末公式 R=1.10 10里德伯常量除了巴耳末系，后来发现的氢光谱在红外和除了巴耳末系，后来发现的氢光谱在红外和紫个光区的其它谱线也都满足与紫个光区的其它谱线也都满足与巴耳末公式巴耳末公式类似的关系式。类似的关系式。1885年，巴耳末对当时已知的，在可见光区年，巴耳末对当时已知的，在可见光区的的4条谱线作了分析，发现这些谱线的波长可条谱线作了分析，发现这些谱线的波长可以用一个公式表示：以用一个公式表示：现在学习的是第14页，共32页其他谱系其他谱系现在学习的是第15页，共32页核外电子绕

9、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事实上：事实上：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 经典电磁理论解决不了微观现象，为此1913年玻尔玻尔提出了玻尔理论。现在学习的是第16页，共32页 1、原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量。这些状态叫定态。2、原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射（或吸收）一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定，即EmEn h v=3、原子的不同能量状态跟电子沿不

10、同的圆形轨道绕核运动相对应。原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道的分布也是不连续的。(EmEn)四、四、玻尔理论玻尔理论现在学习的是第17页，共32页1 1、能级：氢原子的各个定态的能量值，叫它的、能级：氢原子的各个定态的能量值，叫它的能级能级。2 2、基态：在正常状态下，原子处于最低能级，这时电子在离、基态：在正常状态下，原子处于最低能级，这时电子在离核最近的轨道上运动，这种定态叫核最近的轨道上运动，这种定态叫基态基态。3 3、激发态：除基态以外的能量较高的其他能级，叫做、激发态：除基态以外的能量较高的其他能级，叫做激发激发态。态。氢氢原子的各条可能的电子轨道半径及相应的能量原子的各条可

11、能的电子轨道半径及相应的能量（包括电子绕核运动的动能和电子与核相互作用的电势能）（包括电子绕核运动的动能和电子与核相互作用的电势能）12rnrn21nEEn（n是正整数）是正整数）r1=0.5310-10m,E1=-13.6eV（取无穷远处电势能（取无穷远处电势能E=0）现在学习的是第18页，共32页nmr053.01 12rnrn eVE6.131 21nEEn 0 E现在学习的是第19页，共32页现在学习的是第20页，共32页如基态氢原子的电离能为如基态氢原子的电离能为13.6eV，只要大于或等于，只要大于或等于13.6eV的光子都被基态的氢原子吸收而发生电离，只不过入射的光子都被基态的氢

12、原子吸收而发生电离，只不过入射击光子的能量越大，原子电离后产生的自由电子的动能越大。击光子的能量越大，原子电离后产生的自由电子的动能越大。现在学习的是第21页，共32页nmEEE 电子实物粒子和原子碰撞的情况，由于实物粒子实物粒子和原子碰撞的情况，由于实物粒子的动能可全部或部分地为原子吸收，所以只要入的动能可全部或部分地为原子吸收，所以只要入射粒子的动能大于或等于原子某两定态能量之差射粒子的动能大于或等于原子某两定态能量之差，也可使原子受激发而向较高能级跃迁。，也可使原子受激发而向较高能级跃迁。思考思考:用动能为用动能为12ev12ev、15ev15ev的电子与氢原子的电子与氢原子碰撞，氢原子

13、是否能发生跃迁碰撞，氢原子是否能发生跃迁现在学习的是第22页，共32页一群一群氢原子处于量子数为氢原子处于量子数为n n的激发态时，可能辐射的激发态时，可能辐射出的光谱线条数为出的光谱线条数为22)1(nCnnN现在学习的是第23页，共32页间距可定性代表能级差大小间距可定性代表能级差大小现在学习的是第24页，共32页10条条现在学习的是第25页，共32页10条条现在学习的是第26页，共32页五、氢原子的能级图：五、氢原子的能级图：-解释光谱解释光谱-13.6-3.4-1.51-0.85-0.540 eVnE莱曼系（紫外线）莱曼系（紫外线）巴尔末系（可见光）巴尔末系（可见光）（红外线）（红外线

14、）现在学习的是第27页，共32页1.在卢瑟福的在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粒子发生大角度偏转，其原因是度偏转，其原因是()A.原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上上 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.原子中存在着带负电的电子原子中存在着带负电的电子 D.原子只能处于一系列不连续的能量状态中原子只能处于一系列不连续的能量状态中A现在学习的是第28页，共32页2、下面关于玻尔理论的解释中，不正确的说法是（、下面关于玻尔理论的解释中，不正确的说法是（）A、原子只能处于一系列不连续的

15、状态中，每个状、原子只能处于一系列不连续的状态中，每个状态都对应一定的能量态都对应一定的能量 B、原子中，虽然核外电子不断做加速运动，但、原子中，虽然核外电子不断做加速运动，但只要能量状态不改变，就不会向外辐射能量只要能量状态不改变，就不会向外辐射能量 C、原子从一种定态跃迁到另一种定态时，一定要辐、原子从一种定态跃迁到另一种定态时，一定要辐射一定频率的光子射一定频率的光子 D、原子的每一个能量状态都对应一个电子轨道，并、原子的每一个能量状态都对应一个电子轨道，并且这些轨道是不连续的且这些轨道是不连续的C现在学习的是第29页，共32页3、根据玻尔理论，氢原子中，量子数、根据玻尔理论，氢原子中，

16、量子数N越大，则下列说法中正越大，则下列说法中正确的是（确的是（）A、电子轨道半径越大、电子轨道半径越大 B、核外电子的速率越大、核外电子的速率越大C、氢原子能级的能量越大、氢原子能级的能量越大 D、核外电子的电势能越大、核外电子的电势能越大4、根据玻尔的原子理论，原子中电子绕核运动的半径（、根据玻尔的原子理论，原子中电子绕核运动的半径（）A、可以取任意值、可以取任意值 B、可以在某一范围内取任意值、可以在某一范围内取任意值C、可以取一系列不连续的任意值、可以取一系列不连续的任意值D、是一系列不连续的特定值、是一系列不连续的特定值DACD现在学习的是第30页，共32页5 5、按照玻尔理论，一个氢原子中的电子从一半、按照玻尔理论，一个氢原子中的电子从一半径为径为r ra a的圆轨道自发地直接跃迁到一半径为的圆轨道自发地直接跃迁到一半径为r rb b的圆轨道上，已知的圆轨道上，已知r ra a r rb b，则在此过程中（，则在此过程中（）A A、原子要发出一系列频率的光子、原子要发出一系列频率的光子 B B、原子要吸收一系列频率的光子、原子要吸收一系列频率的光子 C C、原子要发出某一频率的光子、原子要发出某一频率的光子 D D、原子要吸收某一频率的光子、原子要吸收某一频率的光子C现在学习的是第31页，共32页感谢大家观看感谢大家观看现在学习的是第32页，共32页