多电子原子轨道能量PPT课件
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9
波尔原子模型
10
一、玻尔理论 主要内容
1.核外电子运动取一定的轨道，在基态轨道上电子不吸收也不放 出能量。
2.一定轨道上的电子具有一定的能量，该能量只能取某些由量子 化条件决定的正整数倍的值。
推导出氢原子核外轨道能量：
E k 22 m 2 e Z 1.6 3 e V 2 .1 7 1 1 9 0 J 8(eV=1.602×10－19J)
不能回答的两个问题：
⊙原子线状光谱 ⊙原子的稳定性
7
.
1.1氢原子光谱和玻尔理论 一、氢原子光谱
光电管
狭缝
棱镜
410.2 434.1 486.1
656.3
图 8
1
氢 原 子 光 投影 谱 示 意 图
λ/nm
Hδ Hγ Hβ
Hα
名称
紫外
可见光
红外
8
1883年，巴尔麦波长经验公式；氢光谱波长符合下列关系式：
• 测不准关系并不是说微观粒子的运动是虚无缥缈的，不可认识的， 而对微观世界的微观规律有了更全面的认识。
8．1．4核外电子运动状态的描述
假设电子束很小，电子一个一个地从阴极灯丝飞出。开始电子无 规则分布无法预言下一个电子的出现位置。时间无限延长，开始 出现衍射环，电子出现的几率表现为波动性。
二、德布罗意的预言（微观粒子的波粒二象性）
1924年法国的De.Broglie大胆提出电子、原子等实物微观粒子也 具有二象性,
这种波叫物质波或德布罗薏波
例：已知电子质量m=9.11×10-31Kg，其速度为1×106,计算电子波长
解： h h6 .6 2 1 3 6 0 4 0 .7 2 1 9 8 m 0 7p 2m 8 Pm9 . v 1 1 1 3 0 1 1 1 60
些人为的量子化条件 2.无法解释原子光谱的精细结构 1.3微观粒子的波粒二象性 一、光的二象性
1905年爱因斯坦光子说 :E=hv，普朗克常数h＝6.626×10-34J.S－1 相对论： E=mc2
左边表示粒子性(动量、能量等)：与实物能量交换、光电效 应。
右边表示波动性（波长、频率）：干涉、衍射现象。 14
原子结构 Atomic Structure
0、前言 1、核外电子运动状态 2、核外电子排布和元素周期律 3、元素性质的周期性
贾定先
0、前言
19世纪初，英国科学家道尔顿提出近代原子 学说，他认为原子是微小的不可分割的实心 球体。
2
1897年，英国科学家汤姆生发现了电子。
3
卢瑟福原子模型
4
原子的构成、原子核的构成是怎样的?
n1=1,赖曼线系 n2=1,巴尔麦线系 n3=1,帕邢线系
赖曼线系 （紫外区）
n=1
410.2 434.1 486.1
656.3 λ/nm
Hδ Hγ Hβ
Hα
图8.2 氢原子光谱产生示意图
13
三、玻尔理论得失
成功之处:1.指出了原子结构量子化特征
2.成功的解释了氢原子光谱
不足之处:1.未完全冲破经典力学范畴(固定轨道),只是加上一
B n2
n2 4
ν＝C/λ，n为整数,B为常数
1913年，里得堡频率经验公式 ；氢光谱频率符合下列关系式：
R(14n12)s1 λ＝C/ν，n＝3,4,5…
里得堡常数 R＝3.289×1015s-1.
1.2玻尔理论
•1900年，Plank提出量子概念，能量象物质微粒一样是不连续 的,能量包括大量微小分子的能量单位称为量子。物质吸收或 发射的能量是量子整数倍。 •1913年，27岁丹麦科学家提出以下原子模型，成功解释了氢 原子光谱
X h 6 .6 2 1 3 6 0 4 2 .4 2 4m 4
m v9 .1 1 1 3 0 1 3 14 0 1 4 0
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说明：对宏观物质来说，测不准情况是微不足道的。ΔX和 的值均小到可以被忽略的程度，即宏观物体的位置和动量是
可以同时准确测定的。
• 测不准关系反映了微观粒子的运动特征，再次说明微观粒子不能 用经典力学来处理 ;
EE 2E 1h
h(E 2E 1)2.1h 7 19 1 08 (n 1 1n 1 2)
3.28910 15(11)s1
n1 n2
常数 3.289×1015与里得堡常数 完全一致
12
n=6
n=5 n=4
3.2891015(11)s1
n1 n2
n=3
帕邢线系 (红外光区)
n=2
巴尔麦线系 (可见光区)
{ { 原子
原子核
质子 中子
核外电子
5
质子、中子、电子的电性和电量
1个质子带一个单位正电荷 中子不带电 1个电子带一个单位负电荷
6
1、核外电子运动状态
•19世纪初，英国科学家道尔顿提出近代原子学说，他认为原 子是微小的不可分割的实心球体； •1897年，测试电子的荷质比，英国科学家汤姆生发现了电子； •1911年，卢瑟福（Rutherford）α粒子散射实验，提出行星式 原子模型。如根据经典电磁理论，绕核做加速运动的电子要向 外辐射电磁波，电磁波的频率等于电子绕核旋转的频率等。
1927年Davisson和Germer电子衍射实验：证明电子的波动性
电子束
电子发 射源
金属箔
15
三、海森堡测不准原理
测不准原理是微观粒子波粒二象性的必然结果 ，1927年德国 Heisenberg提出微观粒子测不准关系式：
X h ∆X为微观粒子位置测不准量， mv ∆v为微观粒子速度测不准量 。
h 2 n 2
n 2
n 2
式中k,h,e均为常数,m为电子质量，Z为核电荷数
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
基态 ：n=1, E＝－13.6eV
激发态：n=2, E 13.6eV 4
n=3, E 13.6eV
9
11
二、解释 （1）原子可稳定存在，在基态时不放出能量（n=1）
（2）线状光谱：电子受到激发，从基态跃迁到高能级（激发态）， 当电子从高能级（E2）跃迁回到低能级时（E1），以光子的形式释 放能量。
宏观物质：已知了运动方程就可确定唯一时刻物体的位置与速度，
对微观粒子，由于其运动的二象性不可能同时准确地测知其位置 和动量。
例：质量为50g的子弹，运动速度变为3×104m.s-1，若速度测不准
量为原速度的0.01%,则其位置的不准确值为：
对相同速 X 度 的m 电h v 子 ，5 位 1 0 置6 . 6 的3 0 不3 2 准1 1 确 4 3 6 0 值0 4 1 为 4 ：0 4 .原数4 子量 2 半级3m 径。3为10－10 m
波尔原子模型
10
一、玻尔理论 主要内容
1.核外电子运动取一定的轨道，在基态轨道上电子不吸收也不放 出能量。
2.一定轨道上的电子具有一定的能量，该能量只能取某些由量子 化条件决定的正整数倍的值。
推导出氢原子核外轨道能量：
E k 22 m 2 e Z 1.6 3 e V 2 .1 7 1 1 9 0 J 8(eV=1.602×10－19J)
不能回答的两个问题：
⊙原子线状光谱 ⊙原子的稳定性
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1.1氢原子光谱和玻尔理论 一、氢原子光谱
光电管
狭缝
棱镜
410.2 434.1 486.1
656.3
图 8
1
氢 原 子 光 投影 谱 示 意 图
λ/nm
Hδ Hγ Hβ
Hα
名称
紫外
可见光
红外
8
1883年，巴尔麦波长经验公式；氢光谱波长符合下列关系式：
• 测不准关系并不是说微观粒子的运动是虚无缥缈的，不可认识的， 而对微观世界的微观规律有了更全面的认识。
8．1．4核外电子运动状态的描述
假设电子束很小，电子一个一个地从阴极灯丝飞出。开始电子无 规则分布无法预言下一个电子的出现位置。时间无限延长，开始 出现衍射环，电子出现的几率表现为波动性。
二、德布罗意的预言（微观粒子的波粒二象性）
1924年法国的De.Broglie大胆提出电子、原子等实物微观粒子也 具有二象性,
这种波叫物质波或德布罗薏波
例：已知电子质量m=9.11×10-31Kg，其速度为1×106,计算电子波长
解： h h6 .6 2 1 3 6 0 4 0 .7 2 1 9 8 m 0 7p 2m 8 Pm9 . v 1 1 1 3 0 1 1 1 60
些人为的量子化条件 2.无法解释原子光谱的精细结构 1.3微观粒子的波粒二象性 一、光的二象性
1905年爱因斯坦光子说 :E=hv，普朗克常数h＝6.626×10-34J.S－1 相对论： E=mc2
左边表示粒子性(动量、能量等)：与实物能量交换、光电效 应。
右边表示波动性（波长、频率）：干涉、衍射现象。 14
原子结构 Atomic Structure
0、前言 1、核外电子运动状态 2、核外电子排布和元素周期律 3、元素性质的周期性
贾定先
0、前言
19世纪初，英国科学家道尔顿提出近代原子 学说，他认为原子是微小的不可分割的实心 球体。
2
1897年，英国科学家汤姆生发现了电子。
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卢瑟福原子模型
4
原子的构成、原子核的构成是怎样的?
n1=1,赖曼线系 n2=1,巴尔麦线系 n3=1,帕邢线系
赖曼线系 （紫外区）
n=1
410.2 434.1 486.1
656.3 λ/nm
Hδ Hγ Hβ
Hα
图8.2 氢原子光谱产生示意图
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三、玻尔理论得失
成功之处:1.指出了原子结构量子化特征
2.成功的解释了氢原子光谱
不足之处:1.未完全冲破经典力学范畴(固定轨道),只是加上一
B n2
n2 4
ν＝C/λ，n为整数,B为常数
1913年，里得堡频率经验公式 ；氢光谱频率符合下列关系式：
R(14n12)s1 λ＝C/ν，n＝3,4,5…
里得堡常数 R＝3.289×1015s-1.
1.2玻尔理论
•1900年，Plank提出量子概念，能量象物质微粒一样是不连续 的,能量包括大量微小分子的能量单位称为量子。物质吸收或 发射的能量是量子整数倍。 •1913年，27岁丹麦科学家提出以下原子模型，成功解释了氢 原子光谱
X h 6 .6 2 1 3 6 0 4 2 .4 2 4m 4
m v9 .1 1 1 3 0 1 3 14 0 1 4 0
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说明：对宏观物质来说，测不准情况是微不足道的。ΔX和 的值均小到可以被忽略的程度，即宏观物体的位置和动量是
可以同时准确测定的。
• 测不准关系反映了微观粒子的运动特征，再次说明微观粒子不能 用经典力学来处理 ;
EE 2E 1h
h(E 2E 1)2.1h 7 19 1 08 (n 1 1n 1 2)
3.28910 15(11)s1
n1 n2
常数 3.289×1015与里得堡常数 完全一致
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n=6
n=5 n=4
3.2891015(11)s1
n1 n2
n=3
帕邢线系 (红外光区)
n=2
巴尔麦线系 (可见光区)
{ { 原子
原子核
质子 中子
核外电子
5
质子、中子、电子的电性和电量
1个质子带一个单位正电荷 中子不带电 1个电子带一个单位负电荷
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1、核外电子运动状态
•19世纪初，英国科学家道尔顿提出近代原子学说，他认为原 子是微小的不可分割的实心球体； •1897年，测试电子的荷质比，英国科学家汤姆生发现了电子； •1911年，卢瑟福（Rutherford）α粒子散射实验，提出行星式 原子模型。如根据经典电磁理论，绕核做加速运动的电子要向 外辐射电磁波，电磁波的频率等于电子绕核旋转的频率等。
1927年Davisson和Germer电子衍射实验：证明电子的波动性
电子束
电子发 射源
金属箔
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三、海森堡测不准原理
测不准原理是微观粒子波粒二象性的必然结果 ，1927年德国 Heisenberg提出微观粒子测不准关系式：
X h ∆X为微观粒子位置测不准量， mv ∆v为微观粒子速度测不准量 。
h 2 n 2
n 2
n 2
式中k,h,e均为常数,m为电子质量，Z为核电荷数
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
基态 ：n=1, E＝－13.6eV
激发态：n=2, E 13.6eV 4
n=3, E 13.6eV
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二、解释 （1）原子可稳定存在，在基态时不放出能量（n=1）
（2）线状光谱：电子受到激发，从基态跃迁到高能级（激发态）， 当电子从高能级（E2）跃迁回到低能级时（E1），以光子的形式释 放能量。
宏观物质：已知了运动方程就可确定唯一时刻物体的位置与速度，
对微观粒子，由于其运动的二象性不可能同时准确地测知其位置 和动量。
例：质量为50g的子弹，运动速度变为3×104m.s-1，若速度测不准
量为原速度的0.01%,则其位置的不准确值为：
对相同速 X 度 的m 电h v 子 ，5 位 1 0 置6 . 6 的3 0 不3 2 准1 1 确 4 3 6 0 值0 4 1 为 4 ：0 4 .原数4 子量 2 半级3m 径。3为10－10 m