选修3-5原子结构

原子结构高中物理选修3-5第二章物理学史上著名照片物质结构的早期探究•1、德谟克利特：建立了早期原子论•2、玻意耳：以化学实验为基础建立了元素论•3、道尔顿：提出了原子论•4、阿伏伽德罗：提出了分子假说汤姆孙的实验2qEmBR证明了射线带负电qvBqEEvB2vqvBmRqvmBREEBB汤姆孙的原子模型（葡萄干面包模型）原子是一个球体；正电核均匀分布在整个球内，而电子镶嵌在原子里面．正像葡萄干镶嵌在面包中那样电子正电荷卢瑟福α粒子散射实验•卢瑟福从1909年起做了著名的α粒子散射实验，实验的目的是想证实汤姆孙原子模型的正确性。•α粒子是什么粒子？–氦核（两个单位正电、质量是氢原子质量的4倍）卢瑟福α粒子散射实验•实验结果：–绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进。–少数α粒子发生了较大的偏转–极少数α粒子(约占八千分之一)发生了大角度偏转，甚至超过了90o,也就说几乎被“撞了回来”。•实验结果说明了什么？卢瑟福原子模型•原子中带正电部分的体积很小，但几乎占有全部质量，电子在正电体的外面运动。正电的体积很小，被称为原子核。这个模型被称为核式结构模型。–电子对α粒子的作用忽略不计。–因为原子核很小，大部分α粒子穿过原子时离原子核很远，受到较小的库仑斥力，运动几乎不改变方向。–极少数α粒子穿过原子时离原子核很近，因此受到很强的库仑斥力，发生大角度散射。•卢瑟福按照这个模型，利用经典力学计算了向各个方向散射的α粒子比例，结果与实验相符。卢瑟福提出的原子核式结构（行星模型）（1911年）原子核的电荷和尺度•原子核的电荷就是核内的质子数•一般的原子核，核直径的数量级10-15m，而整个原子直径的数量级是10-10m，两者相差十万倍之多。可见原子内部是十分“空旷”的。卢瑟福的原子核式模型指出了原子核的存在，很好地解释了α粒子散射实验。但是，经典物理学无法解释原子的稳定性。按经典物理学电子绕核旋转，作加速运动，电子将不断向四周辐射电磁波，它的能量不断减小，从而将逐渐靠近原子核，最后落入原子核中。但事实上原子是个稳定的系统。玻尔的原子模型色散——光谱色散——三种光谱钠蒸汽发光光谱及光谱分析•每种元素的明线光谱都是不一样的.•所以利用物质产生的明线光谱可鉴定物质的成份，这就是光谱分析。能级玻尔的原子模型•电子轨道量子化–电子绕核做圆周运动仍然服从经典力学规律。但轨道不是任意的。21nrnr10.053nm()r氢•原子能量量子化–电子在不同的轨道，原子具有的能量不同。21/nEEn113.6eV()E氢nE原子能量是由哪些能量组成？基态激发态激发态定态氢原子能级图-13.6eVn=1n=2-3.4eVn=3-1.51eVn=4-0.85eVn=0玻尔的原子模型•频率条件–电子吸收光子时会从能量较低的轨道跃迁到能量较高的轨道–电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道，放出光子hvEE末初吸收光子(单击)放出光子(单击)氢原子能级图-13.6eVn=1n=2-3.4eVn=3-1.51eVn=4-0.85eVn=0原子能量从-1.51eV下降到-3.4eV(单击)原子能量从-3.4eV下降到-13.6eV(单击)•一些氢原子都处于量子数n=3的激发态，这些氢原子在能级跃迁时（1）能释放出多少种频率不同的光子？（2）在这些光子波长中的最小值是多少？请画能级图来回答这些问题若n=4，答案有什么不同？