原子的核式结构
原子与原子核——知识介绍
原子和原子核 ——知识介绍一．原子结构（一）原子的核式结构人们认识原子有复杂结构是从1897年汤姆生发现电子开始的。
汤姆生通过研究对阴极射线的分析发现了电子，从而知道，电子是原子的组成部分，为了保持原子的电中性，除了带负电的电子外，还必须有等量的正电荷。
因此汤姆生提出了“葡萄干面包”模型：正电荷部分连续分布于整个原子，电子镶在其中。
1909年卢瑟福在α粒子散射实验中，以α粒子轰击重金属箔发现：大多数α粒子穿过薄膜后的散射角很小，但还有八千分之一的α粒子，散射角超过了900，有些甚至被弹回来，散射角几乎达到1800。
1911年卢瑟福提出了原子核式结构模型：在原子的中心有一个很小的核称为原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间绕核高速旋转。
从α粒子散射实验的数据可以估计出原子核的大小约为10-15——10-14米，原子半径大约为10-10米。
原子核式结构模型较好的解释了α粒子散射实验现象，也说明了汤姆生的“葡萄干面包”模型是错误的。
（二）玻尔的氢原子理论1．1．巴耳末公式1885年，瑞士物理学家巴耳末首先发现氢原子光谱中可见光区的四条谱线的波长，可用一经验公式来表示：)121(122n R -=λ n =3，4，5……式中λ为波长，R =×10 7米-1称为里德伯恒量，上式称为巴耳末公式。
2．2．里德伯公式1889年，里德伯发现氢原子光谱德所有谱线波长可用一个普通的经验公式表示出来：)11(122n m R -=λ式中n=m+1，m+2，m+3……，上式称为里德伯公式。
对于每一个m ，上式可构成一个光谱系： m=1，n=2，3，4……赖曼系（紫外区）m=2，n=3，4，5……巴尔末系（可见光区）m=3，n=4，5，6……帕邢系（红外区）m=4，n=5，6，7……布喇开系（远红外区）3．3．玻尔的氢原子理论卢瑟福的原子核式结构模型能成功地解释α粒子散射实验，但无法解释原子的稳定性和原子光谱是明线光谱等问题。
原子的核式结构范文
原子的核式结构范文原子是构成物质的最基本单位，由原子核和电子云组成。
原子核是原子的中心部分，其核式结构是指核内的粒子组织和排列方式。
下面将详细介绍原子核的结构和特点。
原子核由质子和中子组成。
质子带有正电荷，具有质量，中子不带电荷，也具有质量。
质子和中子称为核子。
质子和中子合称为核子是因为它们都存在于原子核内，与电子相比，核子具有更大的质量。
质子和中子以一种特定的方式排列在原子核内部。
质子和中子的数量决定了元素的原子核质量。
原子核的质量数等于质子数加上中子数。
不同元素的原子核可以有不同的质量数和质子数，从而形成不同的元素。
原子核的直径通常约为10^-15米，相比于整个原子的大小，原子核的体积非常小。
这也意味着原子核非常致密，其中包含了绝大部分原子的质量。
原子核的稳定性与核子的排列方式和核力有关。
核力是一种相对于电磁力和重力的短程力，它保持质子和中子在原子核内部的结合。
核力是一种非常强大的力量，能够克服质子之间的排斥力，使得原子核保持稳定。
当核子的排列方式和核力达到一定的平衡时，原子核就是稳定的。
然而，当核子的排列方式不稳定时，原子核就会发生衰变，放出粒子或辐射以保持稳定。
原子核的稳定性还与核子的质量数有关。
在相同的质子数下，中子数的增加会增加原子核的稳定性。
这是因为中子的加入会增加核力的作用范围，从而增加质子之间的吸引力。
然而，在质子数超过一定范围后，增加中子数将不再增加原子核的稳定性，甚至会减弱稳定性。
这将导致核子之间的斥力增加，使原子核变得不稳定。
核式结构还可以用核壳模型来解释。
核壳模型是描述原子核内部核子排列方式的模型。
它类似于原子外部的电子壳层结构。
核壳模型认为原子核由能级较低的核壳层和能级较高的核壳层组成，类似于电子的能级结构。
核壳模型解释了为什么一些特定核子的数目更稳定。
例如，在一些原子核中，质子或中子的数目正好达到一些特定值时，原子核更稳定。
这被称为“魔数”现象。
魔数对应着核壳层的填充情况，类似于电子壳层填充到满壳时的稳定性。
原子核式结构模型
原子核式结构模型原子核是原子的核心部分，由质子和中子组成。
原子核的结构可以使用原子核式结构模型来描述。
该模型最早由曼谷教授鲁特福德于1911年提出，通过实验验证得到了广泛认可。
本文将详细介绍原子核式结构模型及其主要特点。
原子核式结构模型的核心概念是原子核的存在和构成方式。
根据实验结果，鲁特福德提出了原子核中心存在着正电荷和质量集中的核，质子和中子是核的基本组成部分。
质子带有正电荷，中子没有电荷，两者的质量几乎相等。
原子核的直径约为10^-15米，而整个原子的直径约为10^-10米，原子核占据原子体积只有极小的比例。
在原子核式结构模型中，原子核由质子和中子组成。
质子和中子存在于核的特定位置，形成一个紧密排列的结构。
质子和中子通过强相互作用力紧紧地束缚在一起，使得原子核保持了相对稳定的结构。
质子和中子的数量决定了原子核的质量数，在同位素中，质子数相同而质量数不同的原子核被称为同位素。
原子核的正电荷主要来自于质子，而质子数量决定了原子核的电荷数。
原子核的电荷数和质量数不同构成了不同元素的原子核，以及同位素的不同核。
原子的核电荷数决定了原子的化学性质，是元素之间发生化学反应的重要因素。
由于原子核的直径极小，通过实验观察原子核结构是非常困难的。
鲁特福德利用了阿尔法粒子散射实验，发现阿尔法粒子在经过薄金属膜时会被散射。
根据散射角的测量结果，鲁特福德得出了原子核式结构模型。
通过计算散射粒子的运动和能量，他得出了原子核的直径和正电荷的分布情况。
原子核式结构模型的主要特点是原子核中心存在着具有正电荷和质量集中的核，质子和中子是原子核的基本组成部分。
原子核质量数通过质子和中子的数量决定，而电荷数通过质子的数量决定。
原子核的直径约为10^-15米，是原子体积的一小部分。
原子核通过强相互作用力将质子和中子紧密地束缚在一起，保持着相对稳定的结构。
总结起来，原子核式结构模型是对原子核的结构和构成方式的描述。
它通过实验证据得到了广泛认可，成为了解释原子核性质和行为的重要模型。
备战近年年高考物理考点57原子结构氢原子光谱(含解析)(最新整理)
原子结构氢原子光谱一、原子的核式结构1．电子的发现：英国物理学家汤姆孙发现了电子。
2．α粒子散射实验：1 909~1 911年，英国物理学家卢瑟福和他的助手进行了用α粒子轰击金箔的实验，实验发现绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进,但有少数α粒子发生了大角度偏转,偏转的角度甚至大于90°,也就是说它们几乎被“撞”了回来。
3．原子的核式结构模型：在原子中心有一个很小的核，原子全部的正电荷和几乎全部质量都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转。
二、光谱1．光谱用光栅或棱镜可以把光按波长展开，获得光的波长（频率)和强度分布的记录，即光谱。
2．光谱分类有些光谱是一条条的亮线,这样的光谱叫做线状谱。
有的光谱是连在一起的光带，这样的光谱叫做连续谱。
3．氢原子光谱的实验规律巴耳末线系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式1λ=R2211()2n-，(n=3，4，5，···），R是里德伯常量,R=1.10×107 m–1，n为量子数。
三、玻尔理论1．定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量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。
2．跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时,它辐射或吸收一定频率的光子,光子的能量由这两个定态的能量差决定,即hν=E m–E n。
（h是普朗克常量，h=6.63×10–34J·s）3．轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应.原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的。
四、氢原子的能级、能级公式1．氢原子的能级能级图如图所示2．氢原子的能级和轨道半径(1）氢原子的能级公式：E n=错误!E1(n=1，2，3，···)，其中E1为基态能量,其数值为E=–13。
6 eV。
1(2）氢原子的半径公式：r n=n2r1（n=1，2，3,···），其中r1为基态半径，又称玻尔半径,其数值为r1=0.53×10–10 m.五、氢原子能级及能级跃迁1．定态间的跃迁-—满足能级差(1）从低能级(n小）−−−→跃迁高能级(n大）→吸收能量。
原子核式结构
原子核式结构1. 引言原子核式结构是指原子中心的原子核和围绕原子核运动的电子之间的空间排布和相互作用关系。
原子核式结构的研究对于理解原子的基本性质和化学行为具有重要意义。
本文将介绍原子核的组成、结构和特性，以及电子的排布和相互作用等相关内容。
2. 原子核的组成原子核是原子的核心部分，具有正电荷，通常由质子和中子组成。
质子具有正电荷，中子不带电荷。
根据原子的元素，原子核中质子的数量决定了原子的原子序数，即元素的周期表中的位置。
例如，氢原子核只有一个质子，因此其原子序数为1，而氦原子核有两个质子，原子序数为2。
3. 原子核的结构原子核内的质子和中子通过强相互作用力相互维持在一起。
质子之间的电磁相互作用力会导致相互排斥，但强相互作用力可以克服这种排斥力，使得原子核能够稳定存在。
原子核的稳定性取决于质子和中子的数量以及它们之间的相互作用关系。
原子核的大小通常用原子的半径来表示。
原子核的直径非常小，通常约为原子直径的10,000倍。
原子核内的质子和中子被称为核子，核子本身也是由更小的粒子构成的。
质子和中子属于重子，而重子又是由夸克组成的。
4. 原子核的特性原子核具有以下几个重要的特性：•质量数（A）：原子核中质子和中子的总数。
•原子序数（Z）：原子核中质子的数量，决定元素的化学性质和在周期表中的位置。
•中子数（N）：原子核中中子的数量，决定原子核的稳定性。
•核电荷数（Q）：原子核中的总电荷，等于质子数减去电子数。
5. 原子核式结构的调整原子核式结构可以通过核反应进行调整。
核反应是指原子核中的质子和中子发生物理变化的过程。
核反应可以导致放射性衰变、核聚变和核裂变等。
核反应可以改变原子核的质量数和原子序数，从而改变元素的性质。
核反应在核能的利用和核武器的制造中起着重要的作用。
6. 电子的排布和相互作用在原子核周围运动的电子决定了原子的化学性质。
电子的排布和相互作用关系受到量子力学的描述，并由一系列的量子数和轨道来表示。
原子的核式结构
db b
d
这就是卢瑟福散射公式。d就是
粒子散射到和+d之间立体角d
的有效散射截面，又称为微分截面.
d
• Ze
d
r
将卢瑟福散射公式和实验所能观察的数据联系起来.
A为薄膜面积、t为薄膜厚度、N为单位体积的原子数。 原子总数为：N'NAt
设薄膜很薄，这些原子对射来的粒子前后不互相遮蔽，
总的有效散射面积为： d N ' d N A t d
28.8
一散射物的情况下 现用一带电粒子轰击这两个球体。
环形面积为： d =2 bdb
135
43.0
1.38
31.2
932×104千克/米3的金箔。
环这形就面 是d 积卢n 为瑟'：福/散d d 射 =公2'式s b。i dn b 4 /2 常 数 120
二、 粒子散射实验
105
在同一 粒子源和同一散射物的情况下
这样的实验结果是不可能用汤姆逊模型给予解答的.
考虑两个外形、大小、电荷和质量相同的带电球体，其中 一个球体的电荷密度均匀分布，另一集中在球心。现用一 带电粒子轰击这两个球体。
F
o R
汤姆逊模型
1 2Ze2
F
F
4 0 1
4 0
r2
2Ze2 R3
, r,
rR rR
r
1 2Ze2
Fmax40 R2 ,
rR
•
1 2Ze2
F
F
40
r2
r
o R
卢瑟福模型
汤姆逊模型中，不可能出现较大的相互作用力，而卢瑟福 模型可以出现很大的作用力，可能使得入射离子反弹.
三、 卢瑟福原子有核模型
高中原子的核式结构物理知识点
高中原子的核式结构物理知识点高中原子的核式结构物理知识点1、原子的核式结构(1) 粒子散射实验结果：绝大多数粒子沿原方向前进，少数粒子发生较大偏转。
(2)原子的核式结构模型：在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核，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空间绕核旋转.(3)原子核的大小：原子的半径大约是10-10米，原子核的半径大约为10-14米～10-15米.2、玻尔理论有三个要点：(1)原子只能处于一系列的不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的.电子虽然绕核旋转，但并不向外辐射能量，这些状态叫定态.(2)原子从一种定态跃迁到另一定态时，它辐射(或吸收)一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定.即hν=E2-E1(3)原子的不同能量状态对应于电子沿不同圆形轨道运动.原子的定态是不连续的，因而电子的可能轨道是分立的.在玻尔模型中，原子的可能状态是不连续的，各状态对应的能量也是不连续的，这些不连续的能量值的能量值叫做能级。
3、原子核的组成核力原子核是由质子和中子组成的.质子和中子统称为核子.将核子稳固地束缚在一起的力叫核力，这是一种很强的力，而且是短程力，只能在2.0X10-15的距离内起作用，所以只有相邻的核子间才有核力作用.4、原子核的衰变(1)天然放射现象：有些元素自发地放射出看不见的射线，这种现象叫天然放射现象.(2)放射性元素放射的射线有三种：、射线、射线，这三种射线可以用磁场和电场加以区别，如图15.2-1 所示(3)放射性元素的衰变：放射性元素放射出粒子或粒子后，衰变成新的原子核，原子核的这种变化称为衰变.衰变规律：衰变中的电荷数和质量数都是守恒的.(4)半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间称为半衰期.不同的放射性元素的半衰期是不同的，但对于确定的放射性元素，其半衰期是确定的.它由原子核的内部因素所决定，跟元素的化学状态、温度、压强等因素无关.(5)同位素：具有相同质子数，中子数不同的原子在元素周期表中处于同一位置，互称同位素。
原子的核式结构模型
描述微观粒子运动的基本方程， 用于求解原子中电子的波函数和
能量。
原子轨道
由量子力学计算得出的电子在原子 中的概率分布区域，决定了元素的 化学性质。
自旋和磁矩
电子自旋和轨道运动产生的磁矩是 原子磁性的来源。
多电子原子中电子排布规律研究进展
泡利原理
确定每个电子状态的独特性，保证电子排布的稳 定性。
原子中心有一个带正电的原子核，电子绕核旋转。该模型预测了α粒子散射实 验的结果，即大多数α粒子穿过原子时不受影响，少数α粒子受到大角度偏转， 极少数α粒子被反弹回来。
实验结果与预测一致
α粒子散射实验结果与卢瑟福的核式结构模型预测相符，从而验证了该模型的正 确性。同时，其他相关实验结果也支持了核式结构模型的理论预测。
局限性
玻尔理论虽然成功地解释了氢原子光谱和类氢离子光谱，但对于复杂原子（多电 子原子）的光谱现象却无法解释。此外，玻尔理论也无法解释原子的化学性质和 化学键的形成。
03
原子核式结构模型具体内容
原子核组成与性质
原子核位于原子的中心，由质子和中 子组成。
原子核的半径约为原子半径的万分之 一，但质量却占原子总质量的99.9% 以上。
04
电子云密度越大，表明 电子在该区域出现的概 率越高。
能量层级
原子中的电子按照能量高低分 布在不同的能级上，每个能级 对应一定的电子云形状和取向
。
当电子从一个能级跃迁到另一 个能级时，会吸收或释放能量 ，表现为光的吸收或发射。
电子跃迁遵循一定的选择定则 ，如偶极跃迁选择定则、自旋
原子核的发现
卢瑟福根据α粒子散射实验现象提出了原子核式结构模型。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 和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空 间里绕着核旋转。
原子的核式结构课件
§1.2 原子的核式结构(卢瑟福模型)
二、盖革－马斯顿实验
(a) 侧视图 (b) 俯视图 R:放射源；F:散射箔；S:闪烁屏；B:金属匣
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4MH。 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。
(3) 阿伏伽德罗定律
1811年，意大利物理学家阿伏伽德罗提出：一摩尔任何原子的数目都是NA，称为阿伏伽德罗常数． 说明：NA是联系微观物理学和宏观物理学的纽带，是物理学中重要的常数之一. 当进行任何微观物理量的测量时， 由于实验是在宏观世界里进行的，因此都必须借助于NA ; NA之巨大，正说明了微观世界之细小． NA测量方法: 1838年，法拉第（Faraday，1791-1867年）电解定律： 任何一摩尔单价离子，永远带有相同的电量F，F称为法拉第常数，经实验测定，F=96486.7 C/mol，则 其中，e为电子电量，测出e，就可以求出．我们再次看到，将宏观量F与微观量e联系起来了．
当r>R时，原子受的库仑斥力为： 当r<R时，原子受的库仑斥力为： 当r=R时，原子受的库仑斥力最大：
近似2：只受库仑力的作用。
粒子受原子作用后动量发生变化： 最大散射角：
大角散射不可能在汤姆逊模型中发生,散射角大于3°的比1%少得多；散射角大于90°的约为10-3500.必须重新寻找原子的结构模型。
三、 课堂反馈
思考与讨论： 原子质量和大小的数量级是多少？请尽可能多地列出估算方法．并举例说明． 是联系微观物理学和宏观物理学的桥梁．有哪些微观量与宏观量可以通过联系？如何联系？请举例说明． 电子的质量和电荷是多少？ 如何测量电子的荷质比？
高三物理原子的核式结构与玻尔理论
能力· 思维· 方法
【解题回顾】观察下列宏观物体的波动性， 是因为，波长大小，而微观粒子的德布罗意 波长较大，就较容量观察到其波动性.
延伸· 拓展
【例4】α 粒子散射实验中，当α 粒子最接近 原子核时，α 粒子符合下列的情况是（AD） A.动能最小 B.势能最小 C.α 粒子与金原子核组成的系统的能量最小
课 前 热 身
1.第一次发现电子的科学家是 汤姆生 ，他提出 了 枣糕式 原子模型. 2.原子的核式结构学说是根据以下哪个实验或现 象提出来的（C） A.光电效应 B.氢原子光谱实验
C.α 粒子散射实验
D.天然放射现象
课 前 热 身
3.卢瑟福提出的原子的核式结构学说的根据 是在α 粒子散射实验中发现粒子（C）
En=E1/n2(n=1、2、3……)
轨道公式：rn=n2r1(n=1、2、3……) n为量子数，只能取正整数，En是半径为rn 的轨道的能量值，它等于核外电子在该轨道上 运转时动能和原子的电势能总和，若规定无限 远处为零电势点，则E1=-13.6eV.
要点· 疑点· 考点
注意：量子数n=1定态，又叫基态，能 量值最小，电子动能最大，电势最小；量子 数越大，能量值越大，电子动能越小，电势 能越大.
能力· 思维· 方法
【解析】根据玻尔理论，当处于基态的氢原 子受到某单色光照射时，氢原子应吸收一个 光子的能量h，从基态跳迁到某一定态，如果 处于该定态的氢原子向较低定态跃迁只能发 出频率为1、2、3的三种光，则该定态一定 为第三能级，再由三种光的频率的大小和氢 原子能级关系，当有h1＜h2＜h3 ，而且有 （h1+h2）=h3，而h3为照射光的光子能量， 也为基态与第三能级间的能量差，故本题答 案为C.
原子核式结构
原子核式结构：
原子核式结构是1911年由卢瑟福提出的一种原子结构模型。
核式原子结构认为：原子的质量几乎全部集中在直径很小的核心区域，叫原子核，电子在原子核外绕核作轨道运动。
原子核带正电，电子带负电。
在卢瑟福提出其核式原子结构之前，汤姆逊提出了一个被称为“枣糕式”的电子模型。
该模型认为，原子是正电部分是一个原子那么大的、具有弹性的冻胶状的球，正电荷均匀地分布着，在这球内或球上，有负电子嵌着。
这些电子能在它们的平衡位置上作简谐运动。
观察到的原子所发出的光谱的各种频率认为就相当于这些振动的频率。
卢瑟福的核式原子结构模型准确地反应了原子内部结构的基本形态，然而核式结构还是遇到了困难。
核式结构认为原子内部电子是做轨道运动，无法解释观测到的原子所发出的各种光谱的频率。
此外，原子内部的电子不断向外辐射能量必然会导致电子轨道的缩小最终与原
子核所带的正电子中和，事实并非如此。
原子的核式结构原子的能级
原子的核式结构原子的能级原子的核式结构由原子核和电子云组成。
原子核位于原子的中心，由质子和中子组成。
质子带有正电荷，中子不带电荷。
原子核的质量约等于整个原子质量的99.9%，但体积非常小，约占整个原子体积的1/10,000。
电子云围绕着原子核的核式结构。
电子带有负电荷，质量很小。
电子云的半径可以看作是电子能级的大小，每个能级可以容纳一定数量的电子。
电子能级按照一定规律排列，较近原子核的能级能量较低，较远原子核的能级能量较高。
电子能级之间的能量差叫做能级间隔，对应于光的频率和波长。
当电子从低能级跃迁到高能级时，吸收能量；反之，从高能级跃迁到低能级时，放出能量。
原子的核式结构对物质的性质和结构起着重要的影响。
原子核决定了原子的质量和化学性质，例如质子数决定了元素的种类，质子数与中子数之和决定了原子的质量数。
电子云则决定了元素的化学反应性质，例如原子的化学键形成和断裂等。
原子核和电子云之间的相互作用力决定了原子的稳定性和化学行为。
原子的能级对化学反应和物质的性质也有着重要的影响。
根据泡利不相容原理和泡利排斥原理，每个能级上的电子自旋和量子数必须不同。
这种能级的填充规则决定了元素的电子构型和化学结构。
原子的化学反应和化学键的形成和断裂都涉及到电子的跃迁和能级的变化。
总结起来，原子的核式结构是由原子核和电子云组成的。
原子核决定了原子的质量和化学性质，电子云决定了原子的化学反应性质。
原子的能级决定了电子的运动状态和能量变化，对原子的化学反应和物质的性质有着重要的影响。
原子的核式结构
原子的核式结构
中子+质子=原子核
原子核+电子=原子
中子= 质子+电子+中微子
质子是合成粒子，属于费米子，有夸克组成
电子属于基本粒子，目前无法细分更小，属于轻子类
扩展资料
原子（atom）指化学反应不可再分的基本微粒，原子在化学反应中不可分割。
但在物理状态中可以分割。
原子由原子核和绕核运动的电子组成。
原子构成一般物质的最小单位，称为元素。
已知的元素有119种。
因此具有核式结构。
质子(proton)是一种带1.6 ×10-19 库仑(C)正电荷的亚原子粒子，直径约1.6~1.7×10−15 m ，质量是938百万电子伏特/c²(MeV/c²)，即
1.672621637（83）×10-27千克，大约是电子质量的1836.5倍（电子的质量为9.10938215（45）×10-31千克），质子比中子稍轻（中子的质量为1.674927211（84）×10-27千克）。
质子属于重子类，由两个上夸克和一个下夸克通过胶子在强相互作用下构成。
原子核中质子数目决定其化学性质和它属于何种化学元素。
2024年度原子的核式结构模型
2024/2/2
电子云性质
电子云具有弥漫性、动态性和统计性。它不像宏观物体那样 有确定的形状和边界，而是以一种概率分布的形式存在。
19
电子云形状和大小变化规律
形状
电子云的形状取决于原子轨道的类型。例如，s轨道呈球形对称，p轨道呈纺锤形，d轨道和f轨道则具有更复杂的 形状。
大小
电子云的大小反映了电子活动范围的大小，它与主量子数n有关。一般来说，n越大，电子云扩展的范围越广，电 子的活动范围也越大。
30
其他相关验证实验介绍
氢原子光谱实验
通过观测氢原子光谱的分裂情况，推断出原子内部存在能级结构，进一步验证了原子的 核式结构模型。
电子衍射实验
利用电子的波动性，通过电子衍射实验观察到原子的晶格结构，从而证实了原子内部结 构的存在。
2024/2
粒子加速器
利用粒子加速器产生高能粒子，可以更精确地模 拟散射实验，提高实验的精度和可靠性。
2024/2/2
20
电子云在化学反应中作用
化学键形成
电子云的重叠程度决定了化学键的强弱和性质。当两个原子的电子云发生有效重叠时，可以形成稳定 的化学键。
反应活性判断
根据电子云的分布和密度，可以预测分子的反应活性。例如，具有高电子云密度的原子或分子更容易 发生亲核反应。
2024/2/2
21
量子力学对电子云解释
26
激光技术中原子光谱应用
激光原理与原子光谱
激光的产生基于原子能级跃迁时释放的光子，因此原子光谱对激 光技术具有重要意义。
激光冷却与原子陷阱
利用激光技术可以实现对原子的冷却和囚禁，进而研究原子光谱 和量子物理现象。
激光光谱技术
激光光谱技术具有高分辨率和高灵敏度等特点，广泛应用于环境 监测、生物医学和材料科学等领域。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
四、卢瑟福散射理论
假设：忽略电子的作用 、粒子和原子 核看成点电荷、原子核不动、大角散 射是一次散射结果
1．库仑散射公式
2Ek M 2 ctg 4 0 b 4 b 0 2 2 a 2 Z 1Z 2e Z1Z 2 e b cot 2 2
Z1 Z 2 e 2 a 4 0 E 1
4 v1 r 3 3
1 3
4 A V r3N A 3
原子的半径为
3A r 4N A
原子的半径－ 10-10 m=0.1nm =A0 （埃） 电子半径－ 10-18 m 原子核半径－ 10-14 m~ 10-15 m (fm)
§1.2 原子的核式结构 (卢瑟福模型)
原子内部十分空虚
如果原子 半径100米大球 球中心1毫米沙粒
原子核
α粒子十分接近核的机会很少
α粒子散射实验的装置及现象
二 汤姆逊模型的困难
近似 1 ：粒子散射受电子的影响忽略不 计，只须考虑原子中带正电而质量大的 部分对粒子的影响。 近似2：只受库仑力的作用。 当r>R时，原子受的库仑斥力为：F
粒子并不能瞄准原子核入射，而只是从原子核 周围穿过，所以原子核的作用力仍然不大，因 此偏转也很小，也有少数 粒子有可能从原子 核附近通过，这时， r 较小，受的作用力较大， 就会有较大的偏转，而极少数正对原子核入射 的粒子，由于r很小，受的作用力很大，就有 可能反弹回来。所以卢瑟福的核式结构模型能 定性地解释1903年英国科学家汤姆逊提出 “葡萄干蛋糕 ”式原子模型或称为“西瓜”模型－原子中正电 荷和质量均匀分布在原子大小的弹性实心球内， 电子就象西瓜里的瓜子那样嵌在这个球内。
该模型对原子发光现象的解释－电子在其平 衡位置作简谐振动的结果，原子所发出的光的 频率就相当于这些振动的频率。
汤模型不可能出现大角散射！
汤姆生 原子模型败北
电子 质量小 像尘埃
α粒子 质量大(7000倍) 像子弹
正电荷 均匀分布 作用力小
三
卢瑟福的核式模型
原子序数为Z的原子的中心,有一个 带正电荷的核(原子核),它所带的正电 量Ze ,它的体积极小但质量很大,几乎 等于整个原子的质量 , 正常情况下核 外有Z个电子围绕它运动。 定性地解释： 由于原子核很小，绝大部分
电子电荷的精确测定是在1910年由R.A.密立根 （Millikan）作出的，即著名的“油滴实验”。
e=1.60217733×10-19C， m=9.1093897×10-31kg。
电荷是量子化的，任何带电体的电量是e的整数倍。
R.A.密立根（美国）获1923年若贝尔物理学奖 研究元电荷和光电效应，通过油滴实验证明电荷有最小单位
p 最大散射角： tg p
4Ze 2 4Ze 2 4 2 ~ 10 4 0 RVM V 4 0 RM V
大角散射不可能在汤姆逊模型中发生 , 散射角大于 3°的比1%少得多；散射角大于90°的约为10-3500. 必须重新寻找原子的结构模型。 困难：作用力F太小，不能发生大角散射。 解决方法：减少带正电部分的半径R，使作用力增大。
质量最轻的氢原子：m=1.673×10-27kg 质子的质量 m=1.6726231× 10-27kg
原子质量的数量级：10-27kg——10-25kg
3、原子的大小
AX原子的质量为A克（即：原子量或摩尔质量）,
设质量密度为ρ，1摩尔体积为V 假设一个原子的体积为 1摩尔体积V为
V=A/ ρ
含有NA个X原子,
第一章 原子的核式结构
1、汤姆孙原子结构模型
2、原子的核式结构 3、卢瑟福散射理论 4、原子的组成和大小 5、卢瑟福核式结构的意义和困难
重点：原子的核式结构、卢瑟福散射理论
原子壳层结构
§1.1 汤姆孙原子结构模型
一 电子的发现
1897年，汤姆逊通 过阴极射线管的实验发 现了电子，并进一步测 出了电子的荷质比:e/m
一α粒子散射 盖革－马斯顿实验
α粒子（氦核）：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4MH。
( a) 侧视图 (b) 俯视图。 R: 放射源； F: 散射 箔； S:闪烁屏；B:金属匣
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：大多数散射角很小，约1/8000散射大于90°； 极个别的散射角等于180°。
三、原子的质量和大小
1、 阿伏伽德罗常数NA
1 mol(摩尔)分子或原子所含有的分子数或原子数为NA
N A 6.0221367 (36) 1023
2、原子质量
1 mol(摩尔)质量的12c原子的质量12 (g 克）定义为12个碳单位u 1 个12c原子的质量=12/NA(g 克)= 12个碳单位u 1 u=1/NA(g 克）=1.6605402 × 10-27（kg千克）
1 4 0 2Ze 2 r2
2Ze 2 r 当r<R时，原子受的库仑斥力为： F 3 4 0 R 1 2Ze 2 当r=R时，原子受的库仑斥力最大： Fmax 4 0 R 2 1
2 2 2 Ze 2 R 4 Ze 粒子受原子作用后动量发生变化： p Fmax t 2 4 0 R V 4 0 RV
汤姆逊被誉为:“一位最 先打开通向基本粒子物 理学大门的伟人.”
1906 J.J汤姆孙 英国 通过气体电传导性的研究，测出电子的电荷
与质量的比值 获诺贝物理奖
图2 阴极射线实验装置示意图
加电场E后，射线偏转， 阴极射线带负电。 再加磁场H后，射线不偏转， qB qE E / B 。 去掉电场E后，射线成一圆形轨迹， qB m 2 / r q / m E / rB 2 求出荷质比。 微粒的荷质比为氢离子荷质比的千倍以上阴极 射线质量只有氢原子质量的千分之一还不到 电子