原子物理.分析.ppt

【例2】用光子能量为E的单色光照射容器中处于基态的氢原子。停止照射后，发现该容器内的氢能够释放出三种不同频率的光子，它们的频率由低到高依次为ν1、ν2、ν3，由此可知，开始用来照射容器的单色光的光子能量可以表示为： ①hν1；② hν3；③h (ν1+ν2）； ④h (ν1+ν2+ν3)以上表示式中 A．只有①③正确 B．只有②正确 C．只有②③正确 D．只有④正确 【例3 】氢原子辐射出一个光子后，则( ) A、电子绕核旋转半径增大 B、电子的动能增大 C、氢原子电势能增大 D、原子的能级值增大 * 原子物理 一、认识原子结构 1、汤姆生 英国剑桥大学卡文迪许实验室主任，1906年因在电子和气体导电两方面的卓越成就获诺贝尔物理奖。 ⑴1897年汤姆生发现电子 原子具有复杂结构 ⑵葡萄干布丁模型 正电荷 电子 ②原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里 2、卢瑟福 汤姆生的学生，英国剑桥大学卡文迪许实验室主任，新西兰最伟大的物理学家，1908年获诺贝尔化学奖，共培养了10名诺贝尔奖获得者。 ⑴α粒子散射实验 现象： ②有少数α粒子发生了较大的偏转 ①绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进 汤姆生模型对α粒子散射实验的解释： 与实验现象不一致 ⑵核式结构模型（卢瑟福） ①在原子的中心有一个很小的核，叫原子核 内容： ③带负电的电子在核外空间运动 对α粒子散射实验的解释： 与实验现象一致 原子、原子核直径： 原子直径数量级：10－10m 原子核直径数量级：10－15—10－14m 与经典物理学观点的矛盾： ①原子稳定？ ②原子光谱连续？ 3、玻尔 卢瑟福的学生，丹麦物理学家，1922年获诺贝尔物理学奖 ⑴玻尔原子理论 ①定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不辐射能量。 ②跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它吸收或放出一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能级差决定， hν=Em－En ⑵能级：原子核外电子轨道的不连续对应原子的能量也不连续，这些能量值叫做能级。 基态：能量的最低值 激发态：除基态以外的其它状态 ③轨道：原子的不同能量状态跟电子沿不同的圆形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。 ⑶氢原子能级和轨道半径 E1=－13.6ev 能级： En=E1/n2 轨道半径： r1=0.53×10－10m rn=n2r1 n=1、2、3……称为量子数 ⑷跃迁的条件 原子吸收光子从低能级向高能级跃迁所吸收的光子能量必须为： hν=Em－En 注意： ①电离不受上述条件限制，只要光子能量大于等于原子的初始能级值就会发生电离。 电离后的电子动能：EK= hν－En ②当实物粒子与原子作用使原子激发或电离时，原子所吸收的能量为实物粒子的全部或部分动能。当实物粒子的动能大于或等于两能级差就可能使原子受激发跃迁；大于或等于某能级值就可能使原子电离。 ⑸原子光谱 ①原子由高能级向低能级跃迁要放出光子，光子能量hν=Em－En ②原子能级的不连续可得原子光谱不连续 ③原子从高能级向低能级跃迁可产生的光子种数 ⑹玻尔理论的局限性 由于引进了量子理论（轨道量子化和能量量子化），玻尔理论成功地解释了氢光谱的规律。但由于它保留了过多的经典物理理论（牛顿第二定律、向心力、库仑力等），所以在解释其他原子的光谱上都遇到很大的困难。 【例1】关于粒子散射实验 （ ） A．绝大多数粒子经过重金属箔后，发生了角度不太大的偏转 B．粒子在接近原子核的过程中，动能减小，电势能减小 C．粒子离开原子核的过程中，动能增大，电势能增大 D．对粒子散射实验的数据进行分析，可以估算原子核的大小 ⑺激光：同种原子在同样的两个能级间发生跃迁产生的 特性：⑴是相干光。（由于是相干光，所以和无线电波一样可以调制，因此可以用来传递信息。光纤通信就是激光和光导纤维结合的产物。） ⑵平行度好。（传播很远距离之后仍能保持一定强度，因此可以用来精确测距。激光雷达不仅能测距，还能根据多普勒效应测出目标的速度，对目标进行跟踪。还能用于在VCD或计算机光盘上读写数据。） ⑶亮度高。能在极小的空间和极短的时间内集中很大的能量。（可以用来切割各种物质，焊接金属，在硬材料上打孔，利用激光作为手术刀切开皮肤做手术，焊接视网膜。利用激光产生的高温高压引起核聚变。） 二、认识原子核的复杂结构 1、天然放射现象 ⑴发现者：贝克勒尔 法国物理学家，1903年荣获诺贝尔物理奖 ⑵意义：1896年贝克勒尔发现天然放射现象使人们认识到原子核具有复杂结构 ⑶天然放射