高中物理知识点：原子结构

　　一、原子核式结构模型

　　1、电子的发现和汤姆生的原子模型：

　　⑴电子的发现：

　　1897年英国物理学家汤姆生，对阴极射线进行了一系列研究，从而发现了电子。

　　电子的发现表明：原子存在精细结构，从而打破了原子不可再分的观念。

　　⑵汤姆生的原子模型：

　　1903年汤姆生设想原子是一个带电小球，它的正电荷均匀分布在整个球体内，而带负电的电子镶嵌在正电荷中。

　　2、粒子散射实验和原子核结构模型

　　⑴粒子散射实验：1909年，卢瑟福及助手盖革和马斯顿完成的。

　　现象：

　　a.绝大多数粒子穿过金箔后，仍沿原来方向运动，不发生偏转。

　　b.有少数粒子发生较大角度的偏转。

　　c.有极少数粒子的偏转角超过了90°，有的几乎达到180°，即被反向弹回。

　　⑵原子的核式结构模型：

　　由于粒子的质量是电子质量的七千多倍，所以电子不会使粒子运动方向发生明显的改变，只有原子中的正电荷才有可能对粒子的运动产生明显的影响。

　　如果正电荷在原子中的分布，像汤姆生模型那模均匀分布，穿过金箔的粒了所受正电荷的作用力在各方向平衡，粒了运动将不发生明显改变。散射实验现象证明，原子中正电荷不是均匀分布在原子中的。

　　1911年，卢瑟福通过对粒子散射实验的分析计算提出原子核式结构模型：在原子中心存在一个很小的核，称为原子核，原子核集中了原子所有正电荷和几乎全部的质量，带负电荷的电子在核外空间绕核旋转。

　　原子核半径约为10-15m，原子轨道半径约为10-10m。

　　⑶光谱

　　①观察光谱的仪器，分光镜

　　②光谱的分类，产生和特征

　　发射光谱连续光谱产生特征

　　由炽热的固体、液体和高压气体发光产生的由连续分布的，一切波长的光组成

　　明线光谱由稀薄气体发光产生的由不连续的一些亮线组成

　　吸收光谱高温物体发出的白光，通过物质后某些波长的光被吸收而产生的在连续光谱的背景上，由一些不连续的暗线组成的光谱

　　③光谱分析：

　　一种元素，在高温下发出一些特点波长的光，在低温下，也吸收这些波长的光，所以把明线光波中的亮线和吸收光谱中的暗线都称为该种元素的特征谱线，用来进行光谱分析。

　　二、氢原子光谱

　　氢原子是最简单的原子，其光谱也最简单。

　　1885年，巴耳末对当时已知的，在可见光区的14条谱线作了分析，发现巴尔末公式。

　　除了巴耳末系，后来发现的氢光谱在红外和紫个光区的其它谱线也都满足与巴耳末公式类似的关系式。

　　氢原子光谱是线状谱，具有分立特征，用经典的电磁理论无法解释。

　　三、原子的能级

　　玻尔的原子模型：

　　1.原子核式结构模型与经典电磁理论的矛盾(两方面)

　　a.电子绕核作圆周运动是加速运动，按照经典理论，加速运动的电荷，要不断地向周围发射电磁波，电子的能量就要不断减少，最后电子要落到原子核上，这与原子通常是稳定的事实相矛盾。

　　b.电子绕核旋转时辐射电磁波的频率应等于电子绕核旋转的频率，随着旋转轨道的连续变小，电子辐射的电磁波的频率也应是连续变化，因此按照这种推理原子光谱应是连续光谱，这种原子光谱是线状光谱事实相矛盾。

　　2.玻尔理论

　　上述两个矛盾说明，经典电磁理论已不适用原子系统，玻尔从光谱学成就得到启发，利用普朗克的能量量了化的概念，提了三个假设：

　　①定态假设：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，电子虽然做加速运动，但并不向外在辐射能量，这些状态叫定态。

　　②跃迁假设：原子从一个定态(设能量为Em)跃迁到另一定态(设能量为En)时，它辐射成吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即hv=Em-En

　　③轨道量子化假设，原子的不同能量状态，跟电子不同的运行轨道相对应。原子的能量不连续因而电子可能轨道的分布也是不连续的。

　　⑶玻尔的氢子模型：

　　①氢原子的能级公式和轨道半径公式：玻尔在三条假设基础上，利用经典电磁理论和牛顿力学，计算出氢原子核外电子的各条可能轨道的半径，以及电子在各条轨道上运行时原子的能量，(包括电子的动能和原子的热能。)

　　②氢原子的能级图：氢原子的各个定态的能量值，叫氢原子的能级。按能量的大小用图开像的表示出来即能级图。

　　其中n=1的定态称为基态。n=2以上的定态，称为激发态。