2021上海等級考物理：原子結構

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　　高二物理原子結構知識點

　　一、原子核式結構模型

　　1、電子的發(fā)現(xiàn)和湯姆生的原子模型：

　�、烹娮拥陌l(fā)現(xiàn)：

　　1897年英國物理學家湯姆生，對陰極射線進行了一系列研究，從而發(fā)現(xiàn)了電子。

　　電子的發(fā)現(xiàn)表明：原子存在精細結構，從而打破了原子不可再分的觀念。

　�、茰�姆生的原子模型：

　　1903年湯姆生設想原子是一個帶電小球，它的正電荷均勻分布在整個球體內，而帶負電的電子鑲嵌在正電荷中。

　　2、粒子散射實驗和原子核結構模型

　�、帕Ｗ由⑸鋵嶒灒�1909年，盧瑟福及助手蓋革和馬斯頓完成的。

　　現(xiàn)象：

　　a.絕大多數粒子穿過金箔后，仍沿原來方向運動，不發(fā)生偏轉。

　　b.有少數粒子發(fā)生較大角度的偏轉。

　　c.有極少數粒子的偏轉角超過了90°，有的幾乎達到180°，即被反向彈回。

　　⑵原子的核式結構模型：

　　由于粒子的質量是電子質量的七千多倍，所以電子不會使粒子運動方向發(fā)生明顯的改變，只有原子中的正電荷才有可能對粒子的運動產生明顯的影響。

　　如果正電荷在原子中的分布，像湯姆生模型那模均勻分布，穿過金箔的粒了所受正電荷的作用力在各方向平衡，粒了運動將不發(fā)生明顯改變。散射實驗現(xiàn)象證明，原子中正電荷不是均勻分布在原子中的。

　　1911年，盧瑟福通過對粒子散射實驗的分析提出原子核式結構模型：在原子中心存在一個很小的核，稱為原子核，原子核集中了原子所有正電荷和幾乎全部的質量，帶負電荷的電子在核外空間繞核旋轉。

　　原子核半徑約為10-15m，原子軌道半徑約為10-10m。

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　�、儆^察光譜的儀器，分光鏡

　　②光譜的分類，產生和特征

　　發(fā)射光譜連續(xù)光譜產 生特 征

　　由熾熱的固體、液體和高壓氣體發(fā)光產生的由連續(xù)分布的，一切波長的光組成

　　明線光譜由稀薄氣體發(fā)光產生的由不連續(xù)的一些亮線組成

　　吸收光譜高溫物體發(fā)出的白光，通過物質后某些波長的光被吸收而產生的在連續(xù)光譜的背景上，由一些不連續(xù)的暗線組成的光譜

　�、� 光譜分析：

　　一種元素，在高溫下發(fā)出一些特點波長的光，在低溫下，也吸收這些波長的光，所以把明線光波中的亮線和吸收光譜中的暗線都稱為該種元素的特征譜線，用來進行光譜分析。

　　二、氫原子光譜

　　氫原子是較簡單的原子，其光譜也較簡單。

　　1885年，巴耳末對當時已知的，在可見光區(qū)的14條譜線作了分析，發(fā)現(xiàn)巴爾末公式。

　　除了巴耳末系，后來發(fā)現(xiàn)的氫光譜在紅外和紫個光區(qū)的其它譜線也都滿足與巴耳末公式類似的關系式。

　　氫原子光譜是線狀譜，具有分立特征，用經典的電磁理論無法解釋。

　　三、原子的能級

　　玻爾的原子模型：

　　1.原子核式結構模型與經典電磁理論的矛盾(兩方面)

　　a.電子繞核作圓周運動是加速運動，按照經典理論，加速運動的電荷，要不斷地向周圍發(fā)射電磁波，電子的能量就要不斷減少，較后電子要落到原子核上，這與原子通常是穩(wěn)定的事實相矛盾。

　　b.電子繞核旋轉時輻射電磁波的頻率應等于電子繞核旋轉的頻率，隨著旋轉軌道的連續(xù)變小，電子輻射的電磁波的頻率也應是連續(xù)變化，因此按照這種推理原子光譜應是連續(xù)光譜，這種原子光譜是線狀光譜事實相矛盾。

　　2.玻爾理論

　　上述兩個矛盾說明，經典電磁理論已不適用原子系統(tǒng)，玻爾從光譜學成就得到啟發(fā)，利用普朗克的能量量了化的概念，提了三個假設：

　�、俣☉B(tài)假設：原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，在這些狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的，電子雖然做加速運動，但并不向外在輻射能量，這些狀態(tài)叫定態(tài)。

　　②躍遷假設：原子從一個定態(tài)(設能量為Em)躍遷到另一定態(tài)(設能量為En)時，它輻射成吸收一定頻率的光子，光子的能量由這兩個定態(tài)的能量差決定，即hv=Em-En

　�、圮壍懒孔踊�假設，原子的不同能量狀態(tài)，跟電子不同的運行軌道相對應。原子的能量不連續(xù)因而電子可能軌道的分布也是不連續(xù)的。

　�、遣�爾的氫子模型：

　�、贇湓�子的能級公式和軌道半徑公式：玻爾在三條假設基礎上，利用經典電磁理論和牛頓力學，出氫原子核外電子的各條可能軌道的半徑，以及電子在各條軌道上運行時原子的能量，(包括電子的動能和原子的熱能。)

　　②氫原子的能級圖：氫原子的各個定態(tài)的能量值，叫氫原子的能級。按能量的大小用圖開像的表示出來即能級圖。

　　其中n=1的定態(tài)稱為基態(tài)。n=2以上的定態(tài)，稱為激發(fā)態(tài)。

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