《原子结构》PPT课件 (2).ppt

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1、高等教育出版社高等教育出版社高等教育出版社高等教育出版社 高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社第第2章章 原子结构原子结构19世纪末物理学上的三大发现：世纪末物理学上的三大发现：X射线射线放射性放射性电子电子高等教育出版社高等教育出版社高等教育出版社高等教育出版社 高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社第第2章章 原子结构原子结构X射线：射线：18951895年年年年德物理学家伦琴，德物理学家伦琴，德物理学家伦琴，德物理学家伦琴，19011901年年年年首届诺贝尔物首届诺贝尔物首届诺贝尔物首届

2、诺贝尔物 理学奖。理学奖。理学奖。理学奖。放射性：放射性：18961896年年年年法科学家贝克莱尔、居里夫妇发现铀的法科学家贝克莱尔、居里夫妇发现铀的法科学家贝克莱尔、居里夫妇发现铀的法科学家贝克莱尔、居里夫妇发现铀的 放射性，放射性，放射性，放射性，19031903年年年年诺贝尔物理学奖。诺贝尔物理学奖。诺贝尔物理学奖。诺贝尔物理学奖。电子：电子：18971897年年年年英科学家汤姆逊的阴极射线实验发现电子，英科学家汤姆逊的阴极射线实验发现电子，英科学家汤姆逊的阴极射线实验发现电子，英科学家汤姆逊的阴极射线实验发现电子，19061906年年年年诺贝尔物理学奖；诺贝尔物理学奖；诺贝尔物理学奖；

3、诺贝尔物理学奖；19111911年美物理学家密里根年美物理学家密里根年美物理学家密里根年美物理学家密里根 油滴实验求得电子的质量，油滴实验求得电子的质量，油滴实验求得电子的质量，油滴实验求得电子的质量，19231923年年年年诺贝尔物理学奖。诺贝尔物理学奖。诺贝尔物理学奖。诺贝尔物理学奖。高等教育出版社高等教育出版社高等教育出版社高等教育出版社 高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社第第2章章 原子结构原子结构原子原子 原子核原子核 电子电子 中子中子 质子质子 原子中的基本粒子原子中的基本粒子:高等教育出版社高等教育出版社高等教育出版社高等教

4、育出版社 高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社第第2章章 原子结构原子结构电子在原子核外是怎样运动的呢？电子在原子核外是怎样运动的呢？(4)(4)卢瑟福的原子行星模型（卢瑟福的原子行星模型（卢瑟福的原子行星模型（卢瑟福的原子行星模型（19111911）(1)(1)氢原子光谱（氢原子光谱（氢原子光谱（氢原子光谱（18831883）(2)(2)普朗克的量子论（普朗克的量子论（普朗克的量子论（普朗克的量子论（19001900）(5)(5)玻尔假说（玻尔理论，玻尔假说（玻尔理论，玻尔假说（玻尔理论，玻尔假说（玻尔理论，19131913）(6)(6)微

5、观粒子的波粒二象性（微观粒子的波粒二象性（微观粒子的波粒二象性（微观粒子的波粒二象性（19241924，19271927）(7)(7)海森堡不确定原理（海森堡不确定原理（海森堡不确定原理（海森堡不确定原理（19271927）(3)(3)爱因斯坦的光子学说（爱因斯坦的光子学说（爱因斯坦的光子学说（爱因斯坦的光子学说（19051905）高等教育出版社高等教育出版社高等教育出版社高等教育出版社 高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社(1 1)氢原子光谱（氢原子光谱（氢原子光谱（氢原子光谱（18831883）高等教育出版社高等教育出版社高等教育出版社高

6、等教育出版社 高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社(1 1)氢原子光谱（氢原子光谱（氢原子光谱（氢原子光谱（18831883）线状光谱线状光谱高等教育出版社高等教育出版社高等教育出版社高等教育出版社 高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社(1 1)氢原子光谱（氢原子光谱（氢原子光谱（氢原子光谱（18831883）指指纹纹高等教育出版社高等教育出版社高等教育出版社高等教育出版社 高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社(1 1)氢原子光谱（氢原子光

7、谱（氢原子光谱（氢原子光谱（18831883）19131913年，瑞典物理学家里德伯（年，瑞典物理学家里德伯（年，瑞典物理学家里德伯（年，瑞典物理学家里德伯（RydbergRydberg）仔细地）仔细地）仔细地）仔细地测定了氢原子光谱各谱线的频率，找出了适用所有氢光测定了氢原子光谱各谱线的频率，找出了适用所有氢光测定了氢原子光谱各谱线的频率，找出了适用所有氢光测定了氢原子光谱各谱线的频率，找出了适用所有氢光谱谱线规律性关系的公式，即谱谱线规律性关系的公式，即谱谱线规律性关系的公式，即谱谱线规律性关系的公式，即里德伯公式里德伯公式：式中：式中：式中：式中：为波长，为波长，为波长，为波长，R R

8、为里德伯常量为里德伯常量为里德伯常量为里德伯常量(实验值实验值实验值实验值)，其值为，其值为，其值为，其值为1.097101.097105 5cmcm 1 1，n n1 1和和和和n n2 2为正整数，而且为正整数，而且为正整数，而且为正整数，而且n n2 2n n1 1，n n为为为为1 1，2 2，3 3，4 4，高等教育出版社高等教育出版社高等教育出版社高等教育出版社 高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社(1 1)氢原子光谱（氢原子光谱（氢原子光谱（氢原子光谱（18831883）高等教育出版社高等教育出版社高等教育出版社高等教育出版社

9、高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社(1 1)氢原子光谱（氢原子光谱（氢原子光谱（氢原子光谱（18831883）高等教育出版社高等教育出版社高等教育出版社高等教育出版社 高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社(1 1)氢原子光谱氢原子光谱氢原子光谱氢原子光谱（18831883）氢原子光谱特征：氢原子光谱特征：为什么原子光谱是线状的呢？为什么原子光谱是线状的呢？从紫外区（短波）到红外区（长波），从紫外区（短波）到红外区（长波），从紫外区（短波）到红外区（长波），从紫外区（短波）到红外区（长波），

10、n n的取的取的取的取值越来越大，能量也越来越高，当值越来越大，能量也越来越高，当值越来越大，能量也越来越高，当值越来越大，能量也越来越高，当n n趋于无穷大趋于无穷大趋于无穷大趋于无穷大时，电子脱离原子核束缚，能量为零。时，电子脱离原子核束缚，能量为零。时，电子脱离原子核束缚，能量为零。时，电子脱离原子核束缚，能量为零。不连续的线状光谱，从紫外到红外区呈现多不连续的线状光谱，从紫外到红外区呈现多不连续的线状光谱，从紫外到红外区呈现多不连续的线状光谱，从紫外到红外区呈现多条具有特征波长的谱线。条具有特征波长的谱线。条具有特征波长的谱线。条具有特征波长的谱线。高等教育出版社高等教育出版社高等教育

11、出版社高等教育出版社 高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社(2 2)普朗克的量子论（普朗克的量子论（普朗克的量子论（普朗克的量子论（19001900）德国物理学家普朗克，德国物理学家普朗克，德国物理学家普朗克，德国物理学家普朗克，第一个冲破经典物理学中能第一个冲破经典物理学中能第一个冲破经典物理学中能第一个冲破经典物理学中能量连续变化的框框，首先在量连续变化的框框，首先在量连续变化的框框，首先在量连续变化的框框，首先在物理学中引入了物理学中引入了物理学中引入了物理学中引入了“量子量子量子量子”的的的的概念，提出了著名的、当时概念，提出了著名的

12、、当时概念，提出了著名的、当时概念，提出了著名的、当时被誉为物理学上一次革命的被誉为物理学上一次革命的被誉为物理学上一次革命的被誉为物理学上一次革命的量子化理论量子化理论量子化理论量子化理论。普朗克普朗克普朗克普朗克M.M.PlanckPlanck，18581858-19471947高等教育出版社高等教育出版社高等教育出版社高等教育出版社 高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社(2 2)普朗克的量子论（普朗克的量子论（普朗克的量子论（普朗克的量子论（19001900）经典物理学中的一些物理量，如时间、速度、长度、经典物理学中的一些物理量，如时间

13、、速度、长度、经典物理学中的一些物理量，如时间、速度、长度、经典物理学中的一些物理量，如时间、速度、长度、面积等的变化是面积等的变化是面积等的变化是面积等的变化是连续的连续的连续的连续的，没有一个最小单位，无限可分。，没有一个最小单位，无限可分。，没有一个最小单位，无限可分。，没有一个最小单位，无限可分。有些物理量的变化是有最小单位的，例如有些物理量的变化是有最小单位的，例如有些物理量的变化是有最小单位的，例如有些物理量的变化是有最小单位的，例如电荷量电荷量电荷量电荷量，电，电，电，电荷量变化的最小单位是荷量变化的最小单位是荷量变化的最小单位是荷量变化的最小单位是1 1个电子的电荷量，即个电子

14、的电荷量，即个电子的电荷量，即个电子的电荷量，即1.6021.602 1010 19 19 C C，电荷量的改变不能小于，电荷量的改变不能小于，电荷量的改变不能小于，电荷量的改变不能小于1 1个电子的电荷量，只能是这个数个电子的电荷量，只能是这个数个电子的电荷量，只能是这个数个电子的电荷量，只能是这个数的整倍数来增减，这是的整倍数来增减，这是的整倍数来增减，这是的整倍数来增减，这是不连续不连续不连续不连续的意思。的意思。的意思。的意思。不连续性只有在微观世界里才有意义不连续性只有在微观世界里才有意义氢原子光谱的不连续性就是量子化的氢原子光谱的不连续性就是量子化的高等教育出版社高等教育出版社高等

15、教育出版社高等教育出版社 高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社(3 3)爱因斯坦的光子学说（爱因斯坦的光子学说（爱因斯坦的光子学说（爱因斯坦的光子学说（19051905）1887年光电效应实验说明了光具有年光电效应实验说明了光具有粒子性粒子性。高等教育出版社高等教育出版社高等教育出版社高等教育出版社 高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社(3 3)爱因斯坦的光子学说（爱因斯坦的光子学说（爱因斯坦的光子学说（爱因斯坦的光子学说（19051905）爱因斯坦爱因斯坦爱因斯坦爱因斯坦A.Einstei

16、nA.Einstein ，18791879-19551955爱因斯坦通过对光电效应的研究，爱因斯坦通过对光电效应的研究，爱因斯坦通过对光电效应的研究，爱因斯坦通过对光电效应的研究，19051905年提出年提出年提出年提出光子学说光子学说，为量子论，为量子论，为量子论，为量子论提供了实验依据和理论基础。提供了实验依据和理论基础。提供了实验依据和理论基础。提供了实验依据和理论基础。光是由一群颗粒性的光子组成，光子的能光是由一群颗粒性的光子组成，光子的能光是由一群颗粒性的光子组成，光子的能光是由一群颗粒性的光子组成，光子的能量与入射光的频率有关，当光子与金属中的电量与入射光的频率有关，当光子与金属中

17、的电量与入射光的频率有关，当光子与金属中的电量与入射光的频率有关，当光子与金属中的电子相碰撞时，就把它的全部能量，即一个能量子相碰撞时，就把它的全部能量，即一个能量子相碰撞时，就把它的全部能量，即一个能量子相碰撞时，就把它的全部能量，即一个能量子转移给了电子。子转移给了电子。子转移给了电子。子转移给了电子。光子的能量越高，转移给电子的能量也越高，电子的速光子的能量越高，转移给电子的能量也越高，电子的速光子的能量越高，转移给电子的能量也越高，电子的速光子的能量越高，转移给电子的能量也越高，电子的速度就越大。光子的数目越多（即光越强），释放出电子的数度就越大。光子的数目越多（即光越强），释放出电子

18、的数度就越大。光子的数目越多（即光越强），释放出电子的数度就越大。光子的数目越多（即光越强），释放出电子的数目也就越多。目也就越多。目也就越多。目也就越多。光电效应说明了光不仅具有波动性，而且具有光电效应说明了光不仅具有波动性，而且具有光电效应说明了光不仅具有波动性，而且具有光电效应说明了光不仅具有波动性，而且具有粒子性。粒子性。粒子性。粒子性。高等教育出版社高等教育出版社高等教育出版社高等教育出版社 高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社(3 3)爱因斯坦的光子学说（爱因斯坦的光子学说（爱因斯坦的光子学说（爱因斯坦的光子学说（19051905

19、）爱爱爱爱因因因因斯斯斯斯坦坦坦坦用用用用两两两两个个个个公公公公式式式式把把把把表表表表征征征征光光光光波波波波动动动动性性性性的的的的物物物物理理理理量量量量(和和和和)和和和和表表表表征征征征光光光光粒粒粒粒子子子子性性性性的的的的物物物物理理理理量量量量(E E 和和和和 p p)定定定定量量量量地地地地联联联联系系系系起起起起来来来来。光光光光子子子子能能能能量量量量E E的的的的大大大大小小小小与与与与光光光光的的的的频频频频率率率率 成成成成正正正正比，光子动量比，光子动量比，光子动量比，光子动量p p的大小与光的波长的大小与光的波长的大小与光的波长的大小与光的波长 的倒数的倒数

20、的倒数的倒数成正比：成正比：成正比：成正比：式中：式中：式中：式中：h h为普朗克常量，为普朗克常量，为普朗克常量，为普朗克常量，v v为光的频率，为光的频率，为光的频率，为光的频率，为光的波长。为光的波长。为光的波长。为光的波长。E =hp =h高等教育出版社高等教育出版社高等教育出版社高等教育出版社 高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社(4 4)卢瑟福的原子行星模型（卢瑟福的原子行星模型（卢瑟福的原子行星模型（卢瑟福的原子行星模型（19111911）高等教育出版社高等教育出版社高等教育出版社高等教育出版社 高等教育电子音像出版社高等教育电

21、子音像出版社高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社(4 4)卢瑟福的原子行星模型（卢瑟福的原子行星模型（卢瑟福的原子行星模型（卢瑟福的原子行星模型（19111911）卢瑟福卢瑟福卢瑟福卢瑟福 Ernest RutherfordErnest Rutherford18711871-19371937 英国物理学家卢瑟福根据英国物理学家卢瑟福根据英国物理学家卢瑟福根据英国物理学家卢瑟福根据 粒子穿粒子穿粒子穿粒子穿透金属箔实验透金属箔实验透金属箔实验透金属箔实验，提出原子行星模型：，提出原子行星模型：，提出原子行星模型：，提出原子行星模型：原子中有一个极小的核，原子中有一个极小的核，原子中有一个

22、极小的核，原子中有一个极小的核，即原子核；即原子核；即原子核；即原子核；原子核几乎集中了原子全部的质量，并原子核几乎集中了原子全部的质量，并原子核几乎集中了原子全部的质量，并原子核几乎集中了原子全部的质量，并带有带有带有带有Z Z 个正电荷；个正电荷；个正电荷；个正电荷；另有另有另有另有Z Z 个电子在原子核外像行星绕着个电子在原子核外像行星绕着个电子在原子核外像行星绕着个电子在原子核外像行星绕着太阳旋转一样绕核运动。太阳旋转一样绕核运动。太阳旋转一样绕核运动。太阳旋转一样绕核运动。经典电磁理论和卢瑟福原子行星原子模型，无法解释经典电磁理论和卢瑟福原子行星原子模型，无法解释经典电磁理论和卢瑟福

23、原子行星原子模型，无法解释经典电磁理论和卢瑟福原子行星原子模型，无法解释氢原子光谱的实验事实。氢原子光谱的实验事实。氢原子光谱的实验事实。氢原子光谱的实验事实。高等教育出版社高等教育出版社高等教育出版社高等教育出版社 高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社(5 5)玻尔假说（玻尔理论，玻尔假说（玻尔理论，玻尔假说（玻尔理论，玻尔假说（玻尔理论，19131913）丹麦物理学家玻尔将卢瑟福的原丹麦物理学家玻尔将卢瑟福的原丹麦物理学家玻尔将卢瑟福的原丹麦物理学家玻尔将卢瑟福的原子行星模型与普朗克量子论巧妙地结子行星模型与普朗克量子论巧妙地结子行星模型

24、与普朗克量子论巧妙地结子行星模型与普朗克量子论巧妙地结合，提出著名的玻尔假说合，提出著名的玻尔假说合，提出著名的玻尔假说合，提出著名的玻尔假说:尼尔斯尼尔斯尼尔斯尼尔斯 玻尔玻尔玻尔玻尔N.BohrN.Bohr ，18851885-19621962 原子中的电子只能在符合一定原子中的电子只能在符合一定原子中的电子只能在符合一定原子中的电子只能在符合一定量子量子量子量子化条件化条件化条件化条件的的的的固定的固定的固定的固定的轨道上轨道上轨道上轨道上绕核运动绕核运动绕核运动绕核运动；电子在一个轨道中运动的角动量电子在一个轨道中运动的角动量电子在一个轨道中运动的角动量电子在一个轨道中运动的角动量mv

25、rmvr 必须是必须是必须是必须是 的整倍数，即：的整倍数，即：的整倍数，即：的整倍数，即：h2 2 式中式中式中式中mm为电子的质量；为电子的质量；为电子的质量；为电子的质量；v v是电子运动的速度；是电子运动的速度；是电子运动的速度；是电子运动的速度；r r 是轨道的半径；是轨道的半径；是轨道的半径；是轨道的半径；h h 是普是普是普是普朗克常量；朗克常量；朗克常量；朗克常量；n n 是量子数。这些符合量子化条件的轨道称是量子数。这些符合量子化条件的轨道称是量子数。这些符合量子化条件的轨道称是量子数。这些符合量子化条件的轨道称为稳定轨道，为稳定轨道，为稳定轨道，为稳定轨道，具有固定的能量具

26、有固定的能量具有固定的能量具有固定的能量E E，电子在稳定轨道上运动时，不放出能量。，电子在稳定轨道上运动时，不放出能量。，电子在稳定轨道上运动时，不放出能量。，电子在稳定轨道上运动时，不放出能量。高等教育出版社高等教育出版社高等教育出版社高等教育出版社 高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社(5 5)玻尔假说（玻尔理论，玻尔假说（玻尔理论，玻尔假说（玻尔理论，玻尔假说（玻尔理论，19131913）电子在离核越远的轨道上运动，其能量越大。电子在离核越远的轨道上运动，其能量越大。电子在离核越远的轨道上运动，其能量越大。电子在离核越远的轨道上运动，

27、其能量越大。通常电子通常电子通常电子通常电子保持在能量最低的状态即保持在能量最低的状态即保持在能量最低的状态即保持在能量最低的状态即基态基态基态基态，基态是最稳定的状态。，基态是最稳定的状态。，基态是最稳定的状态。，基态是最稳定的状态。当当当当原子从外界获得能量时，电子可以跃迁到离核较远的较高原子从外界获得能量时，电子可以跃迁到离核较远的较高原子从外界获得能量时，电子可以跃迁到离核较远的较高原子从外界获得能量时，电子可以跃迁到离核较远的较高能量的轨道上去，这时电子所处状态称为能量的轨道上去，这时电子所处状态称为能量的轨道上去，这时电子所处状态称为能量的轨道上去，这时电子所处状态称为激发态激发态

28、激发态激发态。处于激发态的电子不稳定，可以跃迁到离核较近的轨道处于激发态的电子不稳定，可以跃迁到离核较近的轨道处于激发态的电子不稳定，可以跃迁到离核较近的轨道处于激发态的电子不稳定，可以跃迁到离核较近的轨道上，这时会以光子形式上，这时会以光子形式上，这时会以光子形式上，这时会以光子形式释放出光能释放出光能释放出光能释放出光能，光的频率决定于两条光的频率决定于两条光的频率决定于两条光的频率决定于两条轨道之间的能量之差轨道之间的能量之差轨道之间的能量之差轨道之间的能量之差：式中式中式中式中E E2 2为电子处于激发态时的能量；为电子处于激发态时的能量；为电子处于激发态时的能量；为电子处于激发态时的

29、能量；E E1 1为电子处于低能级时的能为电子处于低能级时的能为电子处于低能级时的能为电子处于低能级时的能量；量；量；量；为光的频率；为光的频率；为光的频率；为光的频率；h h为普朗克常量。为普朗克常量。为普朗克常量。为普朗克常量。高等教育出版社高等教育出版社高等教育出版社高等教育出版社 高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社(5 5)玻尔假说（玻尔理论，玻尔假说（玻尔理论，玻尔假说（玻尔理论，玻尔假说（玻尔理论，19131913）玻尔根据玻尔根据玻尔根据玻尔根据经典力学原理经典力学原理 和和和和量子化条件量子化条件，计算，计算，计算，计算了电

30、子运动的轨道半径了电子运动的轨道半径了电子运动的轨道半径了电子运动的轨道半径 r r 和电子的能量和电子的能量和电子的能量和电子的能量 E E，推求出氢原子核推求出氢原子核推求出氢原子核推求出氢原子核外电子运动的轨道半径和能量：外电子运动的轨道半径和能量：外电子运动的轨道半径和能量：外电子运动的轨道半径和能量：n n=3=3 时，时，时，时，r r3 3=3=33 3 52.9pm52.9pm，E E3 3=-1312.17=-1312.17/3 33 3 kJmolkJmol 1 1当当当当 n n=1=1 时，时，时，时，r r1 1=1=12 2 52.9pm52.9pm，E E1 1=

31、-1312.17=-1312.17/1 12 2 kJmolkJmol 1 1n n=2=2 时，时，时，时，r r2 2=2=22 252.9pm52.9pm，E E2 2 =-1312.17=-1312.17/2 22 2 kJmolkJmol 1 1 从从从从距距距距核核核核最最最最近近近近的的的的一一一一条条条条轨轨轨轨道道道道算算算算起起起起,n n值值值值分分分分别别别别等等等等于于于于1 1,2 2,3 3,4 4,5 5,6 6,7 7,根根根根据据据据假假假假定定定定条条条条件件件件算算算算得得得得n=n=1 1时时时时允允允允许许许许轨轨轨轨道道道道的的的的半半半半径径径径

32、为为为为52.9pm52.9pm,这就是著名的这就是著名的这就是著名的这就是著名的玻尔半径玻尔半径。高等教育出版社高等教育出版社高等教育出版社高等教育出版社 高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社(5 5)玻尔假说（玻尔理论，玻尔假说（玻尔理论，玻尔假说（玻尔理论，玻尔假说（玻尔理论，19131913）解释了激发态原子为什么会发射出光射线；解释了激发态原子为什么会发射出光射线；解释了激发态原子为什么会发射出光射线；解释了激发态原子为什么会发射出光射线；说明了氢光谱线波长的不连续性；说明了氢光谱线波长的不连续性；说明了氢光谱线波长的不连续性；说明

33、了氢光谱线波长的不连续性；说明了氢光谱线频率的规律性（验证了里德说明了氢光谱线频率的规律性（验证了里德说明了氢光谱线频率的规律性（验证了里德说明了氢光谱线频率的规律性（验证了里德 伯公式，里德伯常量）；伯公式，里德伯常量）；伯公式，里德伯常量）；伯公式，里德伯常量）；提出了提出了提出了提出了n n 是能级的概念，这为人们后来研究是能级的概念，这为人们后来研究是能级的概念，这为人们后来研究是能级的概念，这为人们后来研究 光谱学以及发展物质结构的现代理论做出了光谱学以及发展物质结构的现代理论做出了光谱学以及发展物质结构的现代理论做出了光谱学以及发展物质结构的现代理论做出了 贡献。贡献。贡献。贡献。

34、玻尔假说成功之处玻尔假说成功之处：高等教育出版社高等教育出版社高等教育出版社高等教育出版社 高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社(5 5)玻尔假说（玻尔理论，玻尔假说（玻尔理论，玻尔假说（玻尔理论，玻尔假说（玻尔理论，19131913）未能完全冲破经典物理的束缚未能完全冲破经典物理的束缚未能完全冲破经典物理的束缚未能完全冲破经典物理的束缚，只是在经典力学连续性概，只是在经典力学连续性概，只是在经典力学连续性概，只是在经典力学连续性概念的基础上，人为地加上了一些量子化的条件；如在讨论和念的基础上，人为地加上了一些量子化的条件；如在讨论和念的基础

35、上，人为地加上了一些量子化的条件；如在讨论和念的基础上，人为地加上了一些量子化的条件；如在讨论和计算电子运动的轨道半径时，都是以经典力学为基础的，认计算电子运动的轨道半径时，都是以经典力学为基础的，认计算电子运动的轨道半径时，都是以经典力学为基础的，认计算电子运动的轨道半径时，都是以经典力学为基础的，认为电子在核外的运动有固定轨道，而对于为电子在核外的运动有固定轨道，而对于为电子在核外的运动有固定轨道，而对于为电子在核外的运动有固定轨道，而对于电子本身所特有的电子本身所特有的电子本身所特有的电子本身所特有的波粒二象性，在当时是玻尔所不能认识的。波粒二象性，在当时是玻尔所不能认识的。波粒二象性，

36、在当时是玻尔所不能认识的。波粒二象性，在当时是玻尔所不能认识的。玻玻玻玻尔尔尔尔理理理理论论论论解解解解释释释释不不不不了了了了多多多多电电电电子子子子原原原原子子子子的的的的光光光光谱谱谱谱和和和和氢氢氢氢光光光光谱谱谱谱的的的的精精精精细细细细结结结结构构构构等问题等问题等问题等问题。玻尔假说的缺陷：玻尔假说的缺陷：高等教育出版社高等教育出版社高等教育出版社高等教育出版社 高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社(6 6)微观粒子的波粒二象性（微观粒子的波粒二象性（微观粒子的波粒二象性（微观粒子的波粒二象性（19241924，19271927

37、）光的波粒二象性光的波粒二象性 光的传播形式和光的衍光的传播形式和光的衍光的传播形式和光的衍光的传播形式和光的衍射现象都表示了光的波射现象都表示了光的波射现象都表示了光的波射现象都表示了光的波动性。光电效应说明了动性。光电效应说明了动性。光电效应说明了动性。光电效应说明了光具有粒子性。光具有粒子性。光具有粒子性。光具有粒子性。高等教育出版社高等教育出版社高等教育出版社高等教育出版社 高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社(6 6)微观粒子的波粒二象性（微观粒子的波粒二象性（微观粒子的波粒二象性（微观粒子的波粒二象性（19241924，19271

38、927）电子的波粒二象性电子的波粒二象性德布罗意德布罗意德布罗意德布罗意 Louis de Broglie Louis de Broglie 18921892-19871987 19241924年年年年法国年轻的物理学家德布法国年轻的物理学家德布法国年轻的物理学家德布法国年轻的物理学家德布罗意在光的波粒二象性启发下，大胆罗意在光的波粒二象性启发下，大胆罗意在光的波粒二象性启发下，大胆罗意在光的波粒二象性启发下，大胆地提出了地提出了地提出了地提出了“物质波物质波物质波物质波”的假设，预言电的假设，预言电的假设，预言电的假设，预言电子等粒子会像光一样发生衍射，显示子等粒子会像光一样发生衍射，显示子

39、等粒子会像光一样发生衍射，显示子等粒子会像光一样发生衍射，显示具有波动性。具有波动性。具有波动性。具有波动性。式中式中式中式中 mm为电子的质量，为电子的质量，为电子的质量，为电子的质量，h h为普朗克常量，为普朗克常量，为普朗克常量，为普朗克常量，p p为电子的动量，为电子的动量，为电子的动量，为电子的动量，v v为电子的速为电子的速为电子的速为电子的速度，这种波称为度，这种波称为度，这种波称为度，这种波称为物质波物质波物质波物质波，亦称为，亦称为，亦称为，亦称为德布罗意波德布罗意波德布罗意波德布罗意波。并根据波粒二象性的关系式预言了高速并根据波粒二象性的关系式预言了高速并根据波粒二象性的关

40、系式预言了高速并根据波粒二象性的关系式预言了高速运动的电子的波长运动的电子的波长运动的电子的波长运动的电子的波长 公式：公式：公式：公式：高等教育出版社高等教育出版社高等教育出版社高等教育出版社 高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社 电子的波粒二象性电子的波粒二象性 19271927年年年年，电子衍射的实验电子衍射的实验电子衍射的实验电子衍射的实验证实了德布罗意的预言，电子不仅是证实了德布罗意的预言，电子不仅是证实了德布罗意的预言，电子不仅是证实了德布罗意的预言，电子不仅是一种具有一定质量、高速运动的带电粒子，而且还能呈现波动性。一种具有一定

41、质量、高速运动的带电粒子，而且还能呈现波动性。一种具有一定质量、高速运动的带电粒子，而且还能呈现波动性。一种具有一定质量、高速运动的带电粒子，而且还能呈现波动性。(6 6)微观粒子的波粒二象性（微观粒子的波粒二象性（微观粒子的波粒二象性（微观粒子的波粒二象性（19241924，19271927）高等教育出版社高等教育出版社高等教育出版社高等教育出版社 高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社(7 7)海森堡不确定原理海森堡不确定原理海森堡不确定原理海森堡不确定原理（19271927）19271927年年年年，德国物理学家海森堡提出，德国物理学家海

42、森堡提出，德国物理学家海森堡提出，德国物理学家海森堡提出了量子力学中的一个重要原理了量子力学中的一个重要原理了量子力学中的一个重要原理了量子力学中的一个重要原理不确不确不确不确定原理定原理定原理定原理：不可能同时测得电子的精确位：不可能同时测得电子的精确位：不可能同时测得电子的精确位：不可能同时测得电子的精确位置和精确的动量。置和精确的动量。置和精确的动量。置和精确的动量。海森堡海森堡海森堡海森堡 Heisenberg Heisenberg 1901197619011976 式中式中式中式中 x x 为粒子位置的不确定值为粒子位置的不确定值为粒子位置的不确定值为粒子位置的不确定值；p p 为粒

43、子动量的不确定值为粒子动量的不确定值为粒子动量的不确定值为粒子动量的不确定值；v v 为粒子运动速度的不确定值；为粒子运动速度的不确定值；为粒子运动速度的不确定值；为粒子运动速度的不确定值；mm 为粒子的质量为粒子的质量为粒子的质量为粒子的质量；h h为普朗克常数；为普朗克常数；为普朗克常数；为普朗克常数；高等教育出版社高等教育出版社高等教育出版社高等教育出版社 高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社(7 7)海森堡不确定原理海森堡不确定原理海森堡不确定原理海森堡不确定原理（19271927）质量质量质量质量mm=10g=10g的宏观物体子弹，

44、它的位置能准确测到的宏观物体子弹，它的位置能准确测到的宏观物体子弹，它的位置能准确测到的宏观物体子弹，它的位置能准确测到 x x=0.01cm0.01cm，那么此时其速度不确定值为那么此时其速度不确定值为那么此时其速度不确定值为那么此时其速度不确定值为：=6.62610=6.62610-34-34/(23.141010/(23.141010-3-30.01100.0110-2-2)=1.055101.05510 2828（mm s s 1 1）电子的质量电子的质量电子的质量电子的质量mm=9.11010=9.11010-31-31kgkg，原子半径的数量级为原子半径的数量级为原子半径的数量级为

45、原子半径的数量级为1010-8-8 cmcm，那么位置的不确定值那么位置的不确定值那么位置的不确定值那么位置的不确定值 x x 至少要达到至少要达到至少要达到至少要达到1010-9-9cm cm 才近乎合理，才近乎合理，才近乎合理，才近乎合理，这时其速度的不确定值为：这时其速度的不确定值为：这时其速度的不确定值为：这时其速度的不确定值为：=6.62610=6.62610-34-34/(23.149.11010/(23.149.11010-31-311010-9-91010-2-2)=1.158101.15810 7 7（msms11）高等教育出版社高等教育出版社高等教育出版社高等教育出版社 高

46、等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社小结小结 在经典力学中在经典力学中在经典力学中在经典力学中，我们能准确地同时测定一个宏观物，我们能准确地同时测定一个宏观物，我们能准确地同时测定一个宏观物，我们能准确地同时测定一个宏观物体的位置和动量，对微观粒子，如电子，质量极小，它在体的位置和动量，对微观粒子，如电子，质量极小，它在体的位置和动量，对微观粒子，如电子，质量极小，它在体的位置和动量，对微观粒子，如电子，质量极小，它在原子核外运动的速度每秒约原子核外运动的速度每秒约原子核外运动的速度每秒约原子核外运动的速度每秒约3030万公里，接近光速。在原子

47、万公里，接近光速。在原子万公里，接近光速。在原子万公里，接近光速。在原子这样小的空间内（这样小的空间内（这样小的空间内（这样小的空间内（1010 8 8cmcm），），），），电子速度如此之大，不可能电子速度如此之大，不可能电子速度如此之大，不可能电子速度如此之大，不可能同时准确地测定出它的空间位置和它在那个位置上的速度。同时准确地测定出它的空间位置和它在那个位置上的速度。同时准确地测定出它的空间位置和它在那个位置上的速度。同时准确地测定出它的空间位置和它在那个位置上的速度。不确定原理对宏观物体不起作用，反映了微观粒子的不确定原理对宏观物体不起作用，反映了微观粒子的不确定原理对宏观物体不起作用

48、，反映了微观粒子的不确定原理对宏观物体不起作用，反映了微观粒子的运动特征，不能用经典力学的方法去处理微观粒子。运动特征，不能用经典力学的方法去处理微观粒子。运动特征，不能用经典力学的方法去处理微观粒子。运动特征，不能用经典力学的方法去处理微观粒子。高等教育出版社高等教育出版社高等教育出版社高等教育出版社 高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社原子结构原子结构-教学要求教学要求1.1.了解电子等微观粒子运动的特殊性：能量量子化、波粒二象性、不了解电子等微观粒子运动的特殊性：能量量子化、波粒二象性、不了解电子等微观粒子运动的特殊性：能量量子化、波粒

49、二象性、不了解电子等微观粒子运动的特殊性：能量量子化、波粒二象性、不确定原理等。确定原理等。确定原理等。确定原理等。2.2.了解薛定鄂方程的意义，掌握和区分原子轨道、波函数、概率、概了解薛定鄂方程的意义，掌握和区分原子轨道、波函数、概率、概了解薛定鄂方程的意义，掌握和区分原子轨道、波函数、概率、概了解薛定鄂方程的意义，掌握和区分原子轨道、波函数、概率、概率密度、电子云的概念，重点掌握描述电子运动状态的四个量子数的率密度、电子云的概念，重点掌握描述电子运动状态的四个量子数的率密度、电子云的概念，重点掌握描述电子运动状态的四个量子数的率密度、电子云的概念，重点掌握描述电子运动状态的四个量子数的物理

50、意义、取值规律和合理组合。物理意义、取值规律和合理组合。物理意义、取值规律和合理组合。物理意义、取值规律和合理组合。3.3.了解多电子原子中屏蔽效应和钻穿效应的意义及其对电子能量的影了解多电子原子中屏蔽效应和钻穿效应的意义及其对电子能量的影了解多电子原子中屏蔽效应和钻穿效应的意义及其对电子能量的影了解多电子原子中屏蔽效应和钻穿效应的意义及其对电子能量的影响，掌握能级、能级组、电子层、电子亚层和价电子层构型等概念。响，掌握能级、能级组、电子层、电子亚层和价电子层构型等概念。响，掌握能级、能级组、电子层、电子亚层和价电子层构型等概念。响，掌握能级、能级组、电子层、电子亚层和价电子层构型等概念。4.