原子结构和能级.pptVIP

§1 原子 1 卢瑟福的原子核式模型 a)基本内容: 原子中带正电部分集中在原子中心很小的体积中,这个很小的体积称作原子核它占有整个原子的 99.9 %以上的质量. 原子中的电子则处在核外的空间中, 圆周运动 高速 原子的大小:10-10m 质子,中子 原子是电中性的 质子数=电子数=原子序数 原子的基本特征可用符号 表示 b)原子核式模型的意义: 最重要的意义是提出了原子的“核式结构”,提出了以核为中心的概念,从而将原子分为核外与核内两个部分. 无法解释原子的同一性 无法解释原子的再生性 在当时,普朗克和爱因斯坦的工作不受人们重视 例如：在索末菲主持的学术会议上谈到普朗克假设时说“我们并不知道这个量子到底是不是新东西。” 1913年，德国最著名的四位物理学家（包括普朗克）在一封信中还把爱因斯坦的光量子概念说成是“迷失了方向” 。 当时年仅28岁的丹麦物理学家尼尔斯?玻尔，却创造性把量子概念用到了当时人们持怀疑的卢瑟福原子结构模型，解释了近3年的光谱之谜。 玻尔模型 2)频率条件 玻尔的观点，电子在定态轨道运动，不会发生电磁辐射，因此就不会损耗能量而落入核内。 那么，在什么情况下产生辐射呢? 玻尔假定：当电子从一个定态轨道跃迁到另一个定态轨道时，会以电磁波的形式放出(或吸收)能量,且: 3）角动量量子化 玻尔处理原子结构所用的方法是： 对于电子绕原子核运动，用经典力学处理 对于电子轨道半径，则用量子条件来处理. 光谱实验 夫兰克—赫兹实验 C）玻尔理论的困难 玻尔理论成功解释了氢光谱之谜,也可以很好地说明 特征X 光谱. 玻尔理论: 把微观粒子—经典力学中的质点 把经典力学的规律用于微观粒子. 矛盾: 为什么核与电子之间的静电相互作用是有效的,而加速电子在驻态(定态)时发射电磁辐射的能力却消失了。 定态跃迁过程中发射和吸收辐射的原因? 电子从一个定态跃迁到另一个定态，中间态是什么？ d）完全的理解 量子力学的观点，波粒二象性 德布罗意物质波，电子波的波长为 3．不确定的关系—又称为测不准关系 是物质中一个极为重要的关系式，它包括多种表达式，其中两个是： 例1 波尔的原子论不能解释:作加速运动的电子,为什么不辐射能量落入原子核内? 测不准原理解释 4 量子力学中的原子结构 5. 小结 卢瑟福的原子核式模型 玻尔模型 量子力学中的原子结构 §2 原子能级 量子数 主量子数n, 决定电子的能量,例如对于氢原子电子的能量为 核外电子在构造原子壳层时遵守两个原理 泡利原理 最低能量原理 耦合 当原子中包含多个电子时,各支壳层按角动量耦合定则合成一个总角动量 耦合有两种方式 L--S耦合 J--J耦合 L-S耦合发生在原子序数较小原子中 j-j耦合发生在原子序数较大原子中(Z82) 例 讨论 规则----洪德定则 例1:计算Co2+离子基态磁矩 并用光谱学标记表示基态 例2: Nd3+离子基态 小结 例如:对L=1, P态 有:S =0时, J=L=1, 是单一态 S =1时, J=(L-S…L+S) 0,1,2,三重态 光谱学标记 对多电子原子,原子实是一个完整的结构,它的总 角动量和总磁矩是零,因此,在考虑原子态的时候,通常不考虑原子实,只考虑价电子就可以了。 发光 激发态 跃迁 基态 1）对同一电子组态，有多种L,S,J的取值方式，哪一组数值对应于系统的最低能量-----基态 2）对激发态，例如，Mg，一个电子在3s态，另一个电子在3p态,电子组态为3s3p有一系列量子态, 从激发态跃迁到基态的规则? 1) 在泡利原理许可的条件下,总自旋量子数 取最大值 2)在满足条件1)并遵守泡利原理的条件下 总轨道量子数 取最大值 3)当电子数未达到电子壳层总电子数 一半时,总角动量J=L-S; 当电子数达到或超过电子壳层总电子数的一半时,总角动量J=L+S ? ? ? ? ? Co2+离子未满壳层的电子组态为3d7 按洪德定则, 5个d轨道dxydyzdzxdz2dx2-y2 按1)排列如图 7 5; J=L+S=9/2 基态为 * 2 原子结构和能级 希腊文意思是“不可分割”的，对经典物理来说，原子是否可分，不影响经典物理所得到的规律 研究物质运动的最一般规律,基本相互作用和物质基本结构的科学 随着近代物理学的发展,许多新的物理现象不断出现,必须弄清楚