微观粒子的运动特征量子化特征
合集下载
相关主题
- 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)。
由此提出原子的西瓜模型——认为电子处于在带正电荷 的球内。 原子内正电荷均匀分布 负电荷包罗于正电荷
5
卢瑟福的“天体行星模型”
1911年，英国物理学家卢瑟福（E．Rutherford）
借助一个放射源，用α粒子轰击金箔的散射实验，
发现了原子核，从而提出了最早的原子结构模型，
即“天体行星模型”。在这个模型中，把微观的原 子看成是“太阳系”，带正电的原子核好比“太
7
卢瑟福的“天体行星模型”：
在这个模型中，把微观的原 子看成是“太阳系”，带正 电的原子核好比“太阳”， 把电子描述为在绕核的固定 轨道上运动，就象行星绕着 太阳运动一样。
8
卢瑟福的含核原子模型为近代原子结构理论
的研究奠定了基础，并在1908年获得诺贝尔 化学奖。
但这个模型不能说明原子核中的正电荷数，
所能区别的所有颜色，譬如褐色和
粉红色。
20
光谱的分类
连续光谱 连续分布的包含有从红光到紫光各种色光的光 谱叫做连续光谱。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、炽热 的钢水发出的光都形成连续光谱。
21
带状光谱（分立光谱）----原子光谱 观察固态或液态物质的原子光谱，可以把它们放 到煤气灯的火焰或电弧中去烧，使它们气化后发光， 就可以从分光镜中看到它们的明线光谱。 实验证明，原子不同，发射的明线光谱也不同， 每种元素的原子都有一定的明线光谱。彩图7就是 几种元素的明线光谱。每种原子只能发出具有本身 特征的某些波长的光，因此，明线光谱的谱线叫做 原子的特征谱线。利用原子的特征谱线可以鉴别物 质和研究原子的结构。
阳”，把电子描述为在绕核的固定轨道上运动，就
象行星绕着太阳运动一样。
6
卢瑟福的 粒子散射实验 ：
考察粒子在金箔上的散射。 发现大多数粒子未偏转。 一部分粒子偏转。
source
reflected
deflected undeflecte d
结论：原子是由带正电的原子核和一定数目绕核运动的电子构成。
以及任何原子可以发射出频率不连续的线状 光谱这一事实。
9
玻尔原子模型
1913年，年轻的丹麦物理学家玻尔（N.bohr）
在研究氢原子光谱产生的原因时，借助于经 典力学的基本理论，吸收了普朗克量子论和 爱因斯坦光子学的理论建立了玻尔原子模型， 取代了卢瑟福的“天体行星模型”。
10
玻尔原子模型
道尔顿“原子说”、 汤姆逊发现带负电荷的原子、 卢瑟福“天体行星模型”、 玻尔原子模型。
3
道尔顿：“原子说”
1803年，英国的一所教会学校教师道尔顿
（J．Dalton）建立了“原子说”，认为一切物 质 都是由不可再分割的原子组成。
4
汤姆逊发现电子的存在
1897年，英国物理学家汤姆逊（J．J．Thomson） 通过阴极射线向着静电计的电极偏转时，发现了带 有负电荷的电子，从而打破了原子不可分割的观点。 人们对物质结构的认识开始进入了一个重要发展阶 段。
跳跃式的概念其实就是后来的原子轨道。
16
“量子化”这一重要概念是普朗克（Plank）于 1900年首先提出的。他根据黑体辐射实验的结果， 提出能量的传递与变化是不连续的，是量子化的这
一大胆假说。这是与传统的物理学观念相背的、革
命性科学假说，后来发展为量子论，是现代量子力 学发展的开端，是科学发展史上具有划时代意义的 里程碑之一。
17
普朗克把能量的最小单位称为能量子，简称 量子。以光或辐射形式传递的能量子具有的 能量E与辐射的频率成正比：
E h
式中，h＝6.626×10-34J· s，称为普朗克 常数。
18
原子光谱是分立的线光谱而不是连续光谱的事实，
是微观粒子运动呈现“量子化”特征的一个很好的
证据。 按照经典电磁学理论，原子中的电子在环绕原子核 不断高速运动时，会不断地对外辐射出电磁波，而 辐射的电磁波波长应不断逐渐增长。据此推断，原
1
重点和难点:
一、核外电子运动的描述： 1、波函数与原子轨道 2、四个量子数 3、原子轨道的图形 4、电子云和概率密度
二、核外电子的排布的基本原则，原子轨道能级 的顺序和原子的电子排布和元素周期系。
2
一、近代原子结构理论的发展
物质的性质决定于物质的组成和结构。
近代原子结构量子力学模型理论的建立，大体上经历 了以下四个重要阶段：
11
பைடு நூலகம்
玻尔成功的解释了氢原子光谱的产生，并把宏观的 光谱现象和微观的原子内部电子分层结构联系起来，
推动了化学学科的进一步发展。
玻尔原子模型成功地解释了氢原子的线状光谱，但
仍无法解释电子的波粒二象性所产生的电子衍射实
验结果以及多电子体系的光谱。像电子这样的微观 粒子不能用经典力学来描述，它必将被新的原子结
构模型所取代。
12
20世纪20年代，随着科学技术的发展，用量子力学 来描述微观粒子具有量子化特性和波粒二象性得到 了满意的结果，从而建立了近代原子结构的量子力 学模型理论，不可否认，卢瑟福的天体行星模型和 玻尔原子模型对原子结构理论的发展作出了重要贡 献。
13
二、微观粒子的运动特征
1、微观粒子的界定：
第二章 原子结构与元素周期系
一、近代原子理论的发展 二、微观粒子的运动特征 三、核外电子运动的描述 1、波函数与原子轨道 2、四个量子数 3、原子轨道的图形 4、电子云和概率密度 四、核外电子的排布 1、基本原则 2、原子轨道能级的顺序 3、原子中电子的实际排布 4、原子的电子排布和元素周 期系 五、元素性质的周期性变化
子的发射光谱应为一连续光谱。然而，实验事实表
明，原子光谱是分立的线光谱。
19
光谱是复色光经过色散系统（如棱
镜、光栅）分光后，被色散开的单
色光按波长（或频率）大小而依次 排列的图案，全称为光学频谱。光 谱中最大的一部分可见光谱是电磁 波谱中人眼可见的一部分，在这个 波长范围内的电磁辐射被称作可见 光。光谱并没有包含人类大脑视觉
微观粒子是指质量轻、体积小，其运动规律不
符合宏观物体经典力学运动规律的微粒。如原 子和电子等。
14
2、微观粒子的运动特征：
量子化特征、波粒二象性及统计特性 结论：微观粒子并不遵循经典物理学的规则，而是遵 循量子力学的规则。
15
A、量子化特征
微观粒子运动遵循量子力学规律，与经典力学运动
规律不同的重要特征是“量子化（quantized）”。 “量子化”是指微观粒子的运动以及运动过程中能 量的变化是不连续的，而是以某一最小量为单位呈现 跳跃式的变化。
5
卢瑟福的“天体行星模型”
1911年，英国物理学家卢瑟福（E．Rutherford）
借助一个放射源，用α粒子轰击金箔的散射实验，
发现了原子核，从而提出了最早的原子结构模型，
即“天体行星模型”。在这个模型中，把微观的原 子看成是“太阳系”，带正电的原子核好比“太
7
卢瑟福的“天体行星模型”：
在这个模型中，把微观的原 子看成是“太阳系”，带正 电的原子核好比“太阳”， 把电子描述为在绕核的固定 轨道上运动，就象行星绕着 太阳运动一样。
8
卢瑟福的含核原子模型为近代原子结构理论
的研究奠定了基础，并在1908年获得诺贝尔 化学奖。
但这个模型不能说明原子核中的正电荷数，
所能区别的所有颜色，譬如褐色和
粉红色。
20
光谱的分类
连续光谱 连续分布的包含有从红光到紫光各种色光的光 谱叫做连续光谱。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、炽热 的钢水发出的光都形成连续光谱。
21
带状光谱（分立光谱）----原子光谱 观察固态或液态物质的原子光谱，可以把它们放 到煤气灯的火焰或电弧中去烧，使它们气化后发光， 就可以从分光镜中看到它们的明线光谱。 实验证明，原子不同，发射的明线光谱也不同， 每种元素的原子都有一定的明线光谱。彩图7就是 几种元素的明线光谱。每种原子只能发出具有本身 特征的某些波长的光，因此，明线光谱的谱线叫做 原子的特征谱线。利用原子的特征谱线可以鉴别物 质和研究原子的结构。
阳”，把电子描述为在绕核的固定轨道上运动，就
象行星绕着太阳运动一样。
6
卢瑟福的 粒子散射实验 ：
考察粒子在金箔上的散射。 发现大多数粒子未偏转。 一部分粒子偏转。
source
reflected
deflected undeflecte d
结论：原子是由带正电的原子核和一定数目绕核运动的电子构成。
以及任何原子可以发射出频率不连续的线状 光谱这一事实。
9
玻尔原子模型
1913年，年轻的丹麦物理学家玻尔（N.bohr）
在研究氢原子光谱产生的原因时，借助于经 典力学的基本理论，吸收了普朗克量子论和 爱因斯坦光子学的理论建立了玻尔原子模型， 取代了卢瑟福的“天体行星模型”。
10
玻尔原子模型
道尔顿“原子说”、 汤姆逊发现带负电荷的原子、 卢瑟福“天体行星模型”、 玻尔原子模型。
3
道尔顿：“原子说”
1803年，英国的一所教会学校教师道尔顿
（J．Dalton）建立了“原子说”，认为一切物 质 都是由不可再分割的原子组成。
4
汤姆逊发现电子的存在
1897年，英国物理学家汤姆逊（J．J．Thomson） 通过阴极射线向着静电计的电极偏转时，发现了带 有负电荷的电子，从而打破了原子不可分割的观点。 人们对物质结构的认识开始进入了一个重要发展阶 段。
跳跃式的概念其实就是后来的原子轨道。
16
“量子化”这一重要概念是普朗克（Plank）于 1900年首先提出的。他根据黑体辐射实验的结果， 提出能量的传递与变化是不连续的，是量子化的这
一大胆假说。这是与传统的物理学观念相背的、革
命性科学假说，后来发展为量子论，是现代量子力 学发展的开端，是科学发展史上具有划时代意义的 里程碑之一。
17
普朗克把能量的最小单位称为能量子，简称 量子。以光或辐射形式传递的能量子具有的 能量E与辐射的频率成正比：
E h
式中，h＝6.626×10-34J· s，称为普朗克 常数。
18
原子光谱是分立的线光谱而不是连续光谱的事实，
是微观粒子运动呈现“量子化”特征的一个很好的
证据。 按照经典电磁学理论，原子中的电子在环绕原子核 不断高速运动时，会不断地对外辐射出电磁波，而 辐射的电磁波波长应不断逐渐增长。据此推断，原
1
重点和难点:
一、核外电子运动的描述： 1、波函数与原子轨道 2、四个量子数 3、原子轨道的图形 4、电子云和概率密度
二、核外电子的排布的基本原则，原子轨道能级 的顺序和原子的电子排布和元素周期系。
2
一、近代原子结构理论的发展
物质的性质决定于物质的组成和结构。
近代原子结构量子力学模型理论的建立，大体上经历 了以下四个重要阶段：
11
பைடு நூலகம்
玻尔成功的解释了氢原子光谱的产生，并把宏观的 光谱现象和微观的原子内部电子分层结构联系起来，
推动了化学学科的进一步发展。
玻尔原子模型成功地解释了氢原子的线状光谱，但
仍无法解释电子的波粒二象性所产生的电子衍射实
验结果以及多电子体系的光谱。像电子这样的微观 粒子不能用经典力学来描述，它必将被新的原子结
构模型所取代。
12
20世纪20年代，随着科学技术的发展，用量子力学 来描述微观粒子具有量子化特性和波粒二象性得到 了满意的结果，从而建立了近代原子结构的量子力 学模型理论，不可否认，卢瑟福的天体行星模型和 玻尔原子模型对原子结构理论的发展作出了重要贡 献。
13
二、微观粒子的运动特征
1、微观粒子的界定：
第二章 原子结构与元素周期系
一、近代原子理论的发展 二、微观粒子的运动特征 三、核外电子运动的描述 1、波函数与原子轨道 2、四个量子数 3、原子轨道的图形 4、电子云和概率密度 四、核外电子的排布 1、基本原则 2、原子轨道能级的顺序 3、原子中电子的实际排布 4、原子的电子排布和元素周 期系 五、元素性质的周期性变化
子的发射光谱应为一连续光谱。然而，实验事实表
明，原子光谱是分立的线光谱。
19
光谱是复色光经过色散系统（如棱
镜、光栅）分光后，被色散开的单
色光按波长（或频率）大小而依次 排列的图案，全称为光学频谱。光 谱中最大的一部分可见光谱是电磁 波谱中人眼可见的一部分，在这个 波长范围内的电磁辐射被称作可见 光。光谱并没有包含人类大脑视觉
微观粒子是指质量轻、体积小，其运动规律不
符合宏观物体经典力学运动规律的微粒。如原 子和电子等。
14
2、微观粒子的运动特征：
量子化特征、波粒二象性及统计特性 结论：微观粒子并不遵循经典物理学的规则，而是遵 循量子力学的规则。
15
A、量子化特征
微观粒子运动遵循量子力学规律，与经典力学运动
规律不同的重要特征是“量子化（quantized）”。 “量子化”是指微观粒子的运动以及运动过程中能 量的变化是不连续的，而是以某一最小量为单位呈现 跳跃式的变化。