第九章-原子结构和元素周期律PPT课件

n=1时能量最低，为基
态，其它能量较高的状 态都称为激发态。
.
8
第一节 氢原子的结构
一． 氢光谱和氢原子的玻尔模型 4. Bohr 的氢原子模型 ② 当电子的能量由一个能级改
变到另一个能级，称为跃迁。 跃迁所吸收或辐射光子
的能量等于跃迁前后能级的 能量差：
ΔE = hν = E后 –E前 普朗克常量 h = 6.626×10-34 J·s， ν是光子频率。
解 ⑴ h = 6.626×10-34kg·m2·s-1；根据德布罗意关系式
h6 .6 2 1 3 6 0 k 4m g 2s -1 1 1 2 10 m 0 1 2p 0m 0 m9 v .11 -30 k 1 5 g .1 9 5 m 0 s - 1
⑵
16 ..6 1 0-8 2 0 k 1 6 g 1 3 0k 4 .1 g m 0-2 2 0 m s-s 1-16 .6 1 2 0m 4
.
12
第一节 氢原子的结构
二． 电子的波粒二象性
3. Davisson和Germer实验
4.
1927年美国物理学家Davisson C和Germer
L用电子束代替X射线，用镍晶体薄层作为光栅
进行衍射实验，得到与X射线衍射类似的图像，
来自百度文库
证实了电子的波动性。
.
13
第一节 氢原子的结构
二． 电子的波粒二象性 4. 电子波是概率波(probability wave)
1
RhHc
1 n12
1 n22
式中，λ是波长， RH 1.097107J； hc
n为正整数，且n2大于n1。
.
7
第一节 氢原子的结构
一． 氢光谱和氢原子的玻尔 模型
4. Bohr 的氢原子模型 ① 电子沿固定轨道绕核运
动，不吸收也不辐射能 量，称为定态。轨道能 量称为能级。
E RH n2
RH = 2.18×10-18 J； 主量子数n=1,2,3,…。
.
10
第一节 氢原子的结构
二． 电子的波粒二象性 1. 光子既有波动性又有粒子性，称为波粒二象性
（particle-wave duality）。 • 光作为电磁波，有波长λ或频率ν，能量
E=n hν • 光子作为粒子，又有动量
p=mc • 运用Einstein方程式E=mc2及ν=c/λ，得到
λ=h/mc
.
16
第一节 氢原子的结构
例 电子在原子核附近运动的速度约6×106 m·s-1， 原子半径约10-10 m。若速度误差为±1%，电子 的位置误差△x有多大？
解 △v = 6×106 m·s-1×0.01 = 6×104 m·s-1， h = 6.626×10-34kg·m2·s-1；根据测不准原理：
电子波是统计性的。让电子穿越晶体，每 次到达底片的位置是随机的，多次重复以后， 底片某个位置上电子到达的概率就显现出来。
.
14
第一节 氢原子的结构
例 电子质量m = 9.1×10-31kg，在1V电压下的速度为 5.9×105 m·s-1，h=6.626×10-34 J·s ，电子波的波长是多 少？⑵ 质量1.0×10-8kg的沙粒以1.0×10-2 m·s-1速度运 动，波长是多少？
第九章 原子结构和元素周期律
Atomic Structure and Periodic Properties of Elements
内容提要
1. 氢原子的结构 ① 氢光谱和氢原子的Bohr模型 ② 电子的波粒二象性 ③ 测不准原理 ④ 氢原子的波函数 2. 量子数和原子轨道 ① 量子数 ② 原子轨道的图形 ③ 原子轨道的径向分布
径向分布函数图的意义和特征
• 熟悉近似能级；掌握Paili不相容原理、 能量最 低原理、Hund规则和电子组态
• 掌握电子组态与元素周期表的关系熟悉原子半 径、电负性的变化规律
• 了解元素和健康的关系
.
4
第一节 氢原子的结构
一．氢光谱和氢原子的玻尔模型 1. Rutherford 的 原 子 有 核 模 型 （ nuclear
.
11
第一节 氢原子的结构
二． 电子的波粒二象性
2. de Broglie关系式（de Broglie relation） 法国物理学家de Broglie 类比光的波粒二象
性关系式，导出微观粒子如电子、原子等，具 有波动性的关系式
h h p为粒子的动量，m为p 质m量v，v为速度；λ为粒子 波波长。微观粒子的波动性和粒子性通过普朗 克常量h联系和统一起来。
观物体质量大，波长小，难以察觉，仅表现粒子性。 微观粒子的德布罗意波长不可忽略。
.
15
第一节 氢原子的结构
三．测不准原理(uncertainty principle)
Heisenberg指出，无法同时确定微观粒子 的位置和动量：
△x·△px≥h/4π
△x为粒子在x方向的位置误差，△px为动量在x 方向的误差。由于h是极小的量，所以△x越小， △px越大，反之亦然。测不准原理是粒子波动 性的结果，意味着微观粒子运动不存在既确定 位置又有确定速度的运动轨迹。
.
2
内容提要
3. 电子组态和元素周期表 ① 多电子原子的能级 ② 原子的电子组态 ③ 元素周期表 4. 元素性质的周期性变化规律 ① 有效核电荷 ② 原子半径 ③ 元素的电负性 5. 元素和人体健康
.
3
教学基本要求
• 了解Bohr的原子结构理论 • 了解波粒二象性、熟悉波函数和概率密度 • 掌握4个量子数；熟悉原子轨道的角度分布图、
Δ xh
6 .6 2 1 6 3 0 k 4m g 2s-1
model）
.
5
第一节 氢原子的结构
一．氢光谱和氢原子的玻尔模型
2. 氢原子的线状光谱（line spectrum）
白光散射时，观察到可见光区 的连续光谱，但H原子受激发 射所得光谱却是不连续的线状 光谱，可见光区有四条谱线。
.
6
第一节 氢原子的结构
一．氢光谱和氢原子的玻尔模型
3. Balmer关系式
.
9
第一节 氢原子的结构
一．氢光谱和氢原子的玻尔模型 4. Bohr 的氢原子模型
• Bohr运用量子化观点，成功地解释了氢原子的 稳定性和不连续光谱。但未能冲破经典物理学 的束缚，不能解释多电子原子光谱，甚至不能 说明氢原子光谱的精细结构。Bohr理论属于旧 量子论。电子等微观粒子的运动不遵守经典物 理学规律，必须用量子力学方法来描述。