35第十八章原子结构课件

3-5第十八章原子结构课件3-5第十八章原子结构课件3-5第十八章原子结构课件1.电子的发现1.电子的发现“阴极射线管”，又称“克鲁克斯管”

威廉·克鲁克斯1.阴极射线

对阴极射线的本质有了两种完全不同的概念:

(2)以克鲁克斯为代表的在英国物理学家中流行另一种观点，认为阴极射线是由阴极发射的带负电的粒子所组成。(1)德国物理学家认为阴极射线像普通的光线一样是以太中的波动，即电磁波。威廉·汤姆逊

汤姆逊巧妙地将电场和磁场结合起来，首先测出了阴极射线的速度，并进一步测量出了阴极射线中带负电的“原子”所携带的电荷量和它的质量的比值，称为“荷质比”。2.原子的核式结构模型一、电子的发现与汤姆生的原子模型1、1897年,汤姆生通过阴极射线发现了电子后来在气体电离、光电效应等实验中物体都射出了电子。2、电子的发现，表明：电子是原子的组成部分。3、汤姆生的原子模型：原子是球体，电荷均匀分布在整个球体内，电子像枣糕里的枣那样镶嵌在里面。1、1909－1911年,卢瑟福和他的助手进行了α粒子散射实验.二、α粒子散射实验用α粒子轰击金箔。2、实验现象:①、绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进;②、少数α粒子发生了较大的偏转;③、极少数偏角>900；④、甚至有α粒子被反弹回。据当时的实验结果,入射的粒子中每8000个粒子有一个要反射回来。1、卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型：三、原子的核式结构模型

在原子的中心有一个很小的核叫原子核,原子的全部正电荷和几乎全部的质量都集中在原子核里,带负电的电子在核外的空间运动。2、原子的核式结构很好的解释了α粒子散射实验由于原子核很小，大部分α粒子穿过金箔时都离核很远，受到的斥力很小，它们的的运动几乎不受影响；只有极少数α粒子从原子核附近飞过，明显地受到原子核的库仑斥力而发生大角度的偏转，极个别α粒子恰好与原子核正碰，被反弹回。按照卢瑟福的核式结构模型,原子内部是十分空旷的,近年来的研究表明,原子的数量级为10－10m,而原子核的数量级为10－15m.四.四.原子核的电荷与尺度估算原子核大小的数量级。4

玻尔的原子模型一、卢瑟福原子模型与经典电磁理论的矛盾1、电子绕核运动要辐射电磁波，能量逐渐减小，轨道半径也逐渐减小，最终落在原子核上，即原子是不稳定的，这与实际情况不符。2、电子绕核运动辐射电磁波的频率等于运行频率，随着轨道半径的减小，电磁波的频率将逐渐变化，因此原子光谱应是包含一切频率的连续谱，这与实际的原子光谱为线状谱不符。二、玻尔原子理论的基本假设玻尔为了解决上述矛盾，提出了原子的量子化模型，主要有如下三条假设：1、轨道量子化假设：原子核外电子运动的轨道分布是不连续的，轨道半径只能取某些分立的值。2、能量量子化假设：与轨道量子化相对应，原子只能处在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。这些量子化的能量值叫做能级。3、跃迁假设：原子从能量为Em的状态跃迁到能量为En的状态时，它辐射(m>n)或吸收(m<n)一定频率的光子，光子的能量为1、能级：原子在各个状态的能量值叫做原子的能级。（1）基态：能量最低的状态，此时核外电子在离核最近的轨道上运动，最稳定。（2）激发态：除基态外能量较高的状态，此时核外电子在离核较远的轨道上运动，电子离核越远，能量值越大。2.定态：原子具有确定能量的稳定状态。氢原子的能级图-13.6-3.4-1.51-0.85-0.54E／eVn∞532140氢原子的能级图-13.6-3.4-1.51-0.85-0.54E／eVn∞532140氢光谱0.41010.65620.48610.4340μm玻尔理论成功的解释了氢原子光谱，对氢原子有：式中n为量子数，氢原子核外电子的最小轨道为氢原子核外电子在离核最近的轨道上运动时动能和势能的总和为E1，若规定离核无穷远处的电势能为零，则E1=-13.6eV

三.光谱和光谱分析1、分类：发射光谱吸收光谱连续光谱明线光谱也叫原子光谱（1）发射光谱：物体发光直接产生的光谱。①连续光谱：连续分布的包含有从红光到紫光各种色光的光谱。（炽热的固体、液体和高压气体的发射光谱是连续光谱。例如：电灯丝发出的光就是连续光谱。）2、各种光谱的具体分析：②明线光谱也叫原子光谱：只含有一些不连续的亮线（谱线）的光谱。各条谱线对应于不同波长的光。稀薄的气体或金属的蒸汽的发射光谱是明线光谱。明线光谱是由游离状态的原子发射的，所以也叫原子光谱。由于不同原子发射的明线光谱不同，即各种原子只能发出具有本身特征的某些波长的光，因此，明线光谱的谱线也叫原子的特征光谱。钠的明线光谱氢的明线光谱稀薄气体发光产生的光谱由若干条不连续的亮线组成。这是因为根据玻尔理论，当原子从高能级向低能级跃迁时，辐射光子的能量等于前后两个能级之差，由于原子的能级是不连续的，所以辐射光子的能量也是不连续的，形成的光谱是由若干条亮线组成的线状谱。（2）、吸收光谱高温物体发出的白光（包含连续分布的一切波长的光）通过物质时，某些波长的光被物质吸收后的光谱。白光通过温度较低的气体时，产生的吸收光谱也是原子光谱。（这是因为低温气体原子吸收的光，恰好就是这种原子在高温时发出的光。）钠的吸收光谱氢原子的吸收光谱3、光谱分析：根据光谱可以鉴别物质和确定物质的化学成分，这种方法叫光谱分析。太阳光谱太阳光谱是吸收光谱光谱分析利用的是特征谱线，或明线或暗线已知氢原子在基态时电子轨道半径r1=0.53×10-10m，能量为E1=-13.6eV。静电力常量为k=9×109N·m2/C2，普朗克常量为h=6.63×10-34J·s。求：（1）电子在基态轨道上运动的动能；（2）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？【解答】（1）电子绕核做圆周运动可见基态轨道上运动的动能跟总能量-13.6eV的绝对值相等，而电势能为：

EP=E-EK=-27.2eV其绝对值恰好为动能的2倍

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，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。

ABC

按照玻尔理论,氢原子处在量子数为n=2和n=3的定态时,其相应的原子能量的绝对值之比E2:E3=______9︰4

下面说法正确的是（）A.光子射到金属表面时，可能有电子发出B.光子射到金属表面时，一定有电子发出C.电子轰击金属表面时，可能有光子发出D.电子轰击金属表面时，一定没有光子发出AC

如图给出氢原子最低的四个能级，大量氢原子在这些能级之间跃迁所辐射的光子的频率最多有

种，其中最小的频率

赫（保留两个数字）。h=6.63×10–34J·SE（eV）－3.42－1.513－0.854－13.61n61.6×1014

处于基态的氢原子在某单色光束照射下，只能发出频率为ν1、ν2、ν3的三种光，且ν1＜ν2＜ν3，则该照射光的光子能量为()A.hν1B.hν2C.hν3D.h（ν1+ν2+ν3）E（eV）－3.42－1.513－0.854－13.61nC欲使处于基态的氢原子激发，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的电子碰撞E.用10eV的电子碰撞ACD

返回

根据玻尔理论，氢原子由外层轨道跃迁到内层轨道后()A.原子的能量增加，电子的动能减小B.原子的能量增加，电子的动能增加C.原子的能量减少，电子的动能减小D.原子的能量减少，电子的动能增加D

(03年江苏高考)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n=2能级上的电子跃迁到n=1能级上时并不发射光子，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En=-A/n2,式中n=1，2，3……表示不同能级，A是正的已知常数，上述俄歇电子的动能是（）

A．3A/16B．7A/16C．11A/16D．13A/16C图示为氢原子的能级图，用光子能量为13.07eV的光照射一群处于基态的氢原子，可能观测到氢原子发射的不同波长的光有多少种()A.15B.10C.4D.1∞E（eV）－3.42－1.513

－0.854n－0.545－0.3860-13.611

B返回现有1200个氢原子被激发到量子数为4的能级上，若这些受激氢原子最后都回到基态，则在此过程中发出的光子总数是多少？假定处在量子数为n的激发态的氢原子跃迁到各较低能级的原子数都是处在该激发态能级上的原子总数的1/(n-1)

（）A．2200B．2000C．1200D．2400AA．40.8eV B．43.2ev C．51.0eV D．54.4eV氦原子被电离一个核外电子，形成类氢结构的氦离子。已知基态的氦离子能量为E1=－54.4eV，氦离子能级的示意图如图所示。在具有下列能量的光子中，不能被基态氦离子吸收而发生跃迁的是 （）-3.4eV-6.0eV-13.6eV-54.4eVE5

0E4E3E2E1B返回

（2007江苏高考题）μ子与氢原子核（质子）构成的原子称为μ氢原子，它在原子核物理的研究中有重要作用。图为μ氢原子的能级示意图。假定光子能量为E的一束光照射容器中大量处于n＝2能级的μ氢原子。μ

氢原子吸收光子后，发出频率为ν1、ν2、ν3

、ν4、ν5和ν6的光，且频率依次增大，则E等于()A.h（ν3

－ν1）

B.h（ν5＋ν6）C.hν3

D.hν4C四.玻尔模型的局限性：玻尔理论仅在解释氢原子光谱上获得成功，它的成功之处在于