16-3原子结构和原子光谱 玻尔的量子论1

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1、1897年，汤姆逊在研究阴极射线时发现电子，用实验直接证实了原子中的电子存在。原子呈电中性，说明原子中必有正电荷。对于正电荷是如何分布的，当时提出了不少模型，其中在1904年，英国科学家汤姆逊提出了第一个原子模型。1.汤姆逊模型（葡萄干面包模型或称西瓜模型）一原子结构模型§16-3原子结构和原子光谱玻尔的量子论P210,第三段原子中带正电的物质均匀分布在原子大小的球体内，带负电的电子镶嵌球内的不同位置上。原子处于最低能态时，电子固定平衡位置上；原子处于高能态时，电子可在平衡位置附近振动。汤姆逊英国物理学家，因成功测量电子荷质比（e/m），于1906年

2、获诺贝尔物理学奖。2.卢瑟福模型为了检验汤姆逊模型是否正确,1909年卢瑟福设计了α粒子散射实验(盖革—马斯登实验)。卢瑟福根据盖革—马斯登所做的α粒子散射实验，于1911年提出了“原子的核式结构模型”。P210,第三段附：粒子散射实验α粒子：放射性元素发射出的高速带电粒子，其速度约为光速的十分之一，带+2e的电荷，质量约为4Mpp。散射：一个运动粒子受到另一个粒子的作用而改变原来的运动方向的现象。粒子受到散射时，它的出射方向与原入射方向之间的夹角叫做散射角。实验结果：1）大多数散射角很小，只有2～3°的偏转角2）约1/8000散射大于90°3）极

3、个别的散射角等于180°这是我一生中从未有过的最难以置信的事件，它的难以置信好比你对一张白纸射出一发15英寸的炮弹，结果却被顶了回来打在自己身上——卢瑟福的话1英寸=2.54厘米由汤姆逊模型，不可能发生大角散射：对于α粒子发生大角度散射的事实,无法用汤姆逊模型加以解释.除非原子中正电荷集中在很小的体积内时，排斥力才会大到使α粒子发生大角度散射,卢瑟福根据盖革—马斯登所做的α粒子散射实验，于1911年提出了“原子的核式结构模型”卢瑟福的原子核式模型卢瑟福英国物理学家，因提出放射性元素的衰变理论获1908年获诺贝尔物理学奖。卢瑟福的原子核式模型，解决了原

4、子内部结构的主要问题，即原子内部有一个核，然而并没有说明原子核外围电子的分布情况和运动规律。P210,第4段,倒数第5行原子中心有一个带正电荷的原子核（其半径为10-12～10-13cm),它的体积极小但质量很大,几乎集中了整个原子的质量,带负电的电子绕核运动。二、原子光谱（线状光谱）简介光谱的一般知识而原子光谱是原子结构的反映，因此观察和研究原子光谱为我们在这方面的研究提供了丰富的资料。1)光谱：是电磁辐射（不论在可见区或在可见区外）的波长成分和强度分布的记录；有时只是波长成分的记录。2)光谱仪：能将混合光按不同波长成分展开，把不同成分的强度记录下

5、来的仪器。不同波长的光线会聚在屏上的不同位置，因此谱线的位置就严格地与波长的长短相对应。光谱仪的组成：光源、分光器、记录仪。若装有照相设备，则称为摄谱仪。下图为棱镜光谱仪示意图。如：太阳光通过三棱镜的色散（包含光的波长是连续的，是连续光谱)如：太阳光通过三棱镜的色散（包含光的波长是连续的，是连续光谱)如：太阳光通过三棱镜的色散（包含光的波长是连续的——连续光谱)。再如：炽热的固体、液体以及黑体辐射光谱也都是连续光谱。除连续光谱外，还有原子辐射的线状光谱（原子光谱）；分子辐射的带状光谱，这些都属于电磁辐射。下面主要研究原子光谱。按波长分：红外光谱、可见

6、光谱、紫外光谱；按产生分：原子光谱、分子光谱；按形状分：线状光谱、带状光谱和连续光谱3）光谱的类别亮线：发射光谱暗线：吸收光谱实验表明：在通常气压下，炽热气态元素发射出来的光通过三棱镜或光栅后并不分解（无色散），而是在黑暗背景上呈现若干条颜色不同的线状亮条纹，这种亮条纹叫谱线，每条谱线都有一确定的波长或频率，由这些不连续谱线所组成的光谱，叫做线状光谱，由于这些线状光谱是原子受激发后发射的，因此，也叫做原子光谱。不同元素的原子光谱中谱线的数目和位置（波长）各不相同，即具有自身特征的谱线（标识谱线），可见原子光谱中有反映原子结构的重要信息，因此，研究原子

7、光谱是正确认识原子结构的重要方法。P210,二下，第1段4)原子光谱（线状光谱）1.氢原子光谱的实验规律紫外红外——从氢气放电管可以得到氢原子光谱1）实验现象：早在19世纪中叶，人们发现在可见光和近紫外波段有一组谱线.如图为氢原子光谱在可见光范围的四条谱线的波长（深绿色）（红色）（青色）（紫色）其它谱线在可见光之外,波长最短的谱线称为线系限。由图可见,随着波长的减小,谱线间隔越来越小,且强度越来越弱。越过线系限后,变成暗淡的连续光谱。H∞连续光谱其它谱线在可见光之外，波长最短的谱线称为线系限。由图可见，随着波长的减小，谱线间隔越来越小，且强度越来越弱

8、。越过线系限后，变成暗淡的连续光谱。附：人们很早就发现氢原子光谱在可见光区和近紫外区有很多谱线，构成一个很有