《原子物理学》课程教学资源（PPT课件讲稿）第一章 原子的核式结构（玻尔原子模型）

第一章波尔原子模型 ·概念:原子和原子的核尺度;截面;能级;光谱项; 基态;激发态;激发能;电离能。 重点:三个实验、两种理论、一套能级和光谱 阴极射线实验;α粒子散射实验; franck和Hert实验。 Rutherford库仑散射理论;Bohr氢原子理论 氢原子能级和光谱。 难点:截面的理解

第一章 波尔原子模型 • 概念：原子和原子的核尺度；截面；能级；光谱项； 基态；激发态；激发能；电离能。 •重点：三个实验、两种理论、一套能级和光谱 阴极射线实验；α粒子散射实验； Franck 和Hertz实验。 Rutherford库仑散射理论；Bohr氢原子理论 氢原子能级和光谱。 •难点：截面的理解

古代关于物质结构的观点 不可无限分割,存在最小的结构单元 ·“端,体之无序最前者也。”一战国《墨子》一墨瞿。 端是物质的最小结构单元;体:世间万物;。 序:次序、大小;最前:最初始的。 “其小无内,谓之小一” 一公元前365-310著名学派代表一惠施 “原子”一词来自希腊文,意思是“不可分割的”。在 公元前4世纪,古希腊哲学家德漠克利特 Democritus)提出这一概念,并把它看作物质的最 小单元

古代关于物质结构的观点 • 不可无限分割，存在最小的结构单元 • “端，体之无序最前者也。”—战国《墨子》－墨瞿。 端是物质的最小结构单元；体：世间万物； 。 序：次序、大小；最前：最初始的。 • “其小无内，谓之小一” • —公元前365 -310著名学派代表—惠施 “原子”一词来自希腊文，意思是“不可分割的”。在 公元前4世纪，古希腊哲学家德漠克利特 (Democritus)提出这一概念，并把它看作物质的最 小单元

atom,旧译“莫破”,即原子。 从哲学上看似乎也是正确的,但从物理上看,缺乏实 验依据,所以没有物理思想。 在十九世纪,人们在大量的物质化学实验中认识了一些定律 1806年,法国普劳斯特( Proust)的定比定律: 化学元素合成化合物时,各元素之间的重量比总是相同的。 1807年,英国道尔顿 (John Dalton)的倍比定律: 若两种元素化合成不同的化合物时,固定其中一种元素的重 量与另一种元素的重量,总是成简单的小整数比。 —最早期的原子论

在十九世纪，人们在大量的物质化学实验中认识了一些定律， 1806年，法国普劳斯特(Proust)的定比定律： 化学元素合成化合物时，各元素之间的重量比总是相同的。 1807年，英国道尔顿 (John Dalton)的倍比定律： 若两种元素化合成不同的化合物时，固定其中一种元素的重 量与另一种元素的重量，总是成简单的小整数比。 —— 最早期的原子论 atom，旧译“莫破”，即原子。 从哲学上看似乎也是正确的，但从物理上看，缺乏实 验依据，所以没有物理思想

在此基础上,1808年道尔顿提出了他的原子学说 1.物质是由大量分立原子组成的,在化学反应中原子保持 其本来的性质。 2.同种物质的原子,其质量、形状和性质均相同;不同元 素的原子有不同的质量和性质,原子的质量是原子的最 基本的特征 3.有简单数值比的元素的原子结合时,原子间就发生化学 反应而生产化合物,化合物的原子就称为“复杂原子 4.一种元素的原子与另一种元素的原子化合时,它们之间 成简单的数值比。 如果假设所有物质都是由不可分割的原子所组成,就可以解释道尔顿收集的100 年来的化学资料。所以道尔顿的原子概念提出后不久,就被化学家们所接受

在此基础上，1808年道尔顿提出了他的原子学说： 1. 物质是由大量分立原子组成的，在化学反应中原子保持 其本来的性质。 2. 同种物质的原子，其质量、形状和性质均相同；不同元 素的原子有不同的质量和性质，原子的质量是原子的最 基本的特征。 3. 有简单数值比的元素的原子结合时，原子间就发生化学 反应而生产化合物，化合物的原子就称为“复杂原子” 。 4. 一种元素的原子与另一种元素的原子化合时，它们之间 成简单的数值比。 如果假设所有物质都是由不可分割的原子所组成，就可以解释道尔顿收集的100 年来的化学资料。所以道尔顿的原子概念提出后不久，就被化学家们所接受

·1808年,盖吕萨克(法):化合体积定律。 1811, Amedeo Avogadro(1776-1856 (意):阿伏伽德罗定律:原子分子论 1826年, Brown(英): Brown运动。 1833年, Faraday(英):电解定律。 1869年,门捷列夫(俄)最先发现了元素周期律。 经过科学家近百年工作,从化学上证明了单个原 子的存在

• 1808年，盖.吕萨克（法）：化合体积定律。 • 1811年，Amedeo Avogadro (1776–1856) （意）：阿伏伽德罗 定律：原子分子论 • 1826年，Brown（英）：Brown运动。 • 1833年，Faraday（英）：电解定律。 • 1869年，门捷列夫(俄)最先发现了元素周期律。 • 经过科学家近百年工作，从化学上证明了单个原 子的存在

根据道尔顿的原子学说,我们可以对简单的无机化学中化合物 的生成给予定量的解释,反过来,许多实验也证实了原子学说 并且人们发现气态物质参与的化学反应时元素的重量与体积也 遵循上述规律。 盖·吕萨克定律告诉我们,在每一种生成或分解的气体中,其组 分和化合物气体的体积彼此之间具有简单的整数比,与前述规 律进行对比,我们可以得到这样的结论: 气体的体积与其中所含的粒子数目有关。 阿伏伽德罗定律告诉我们,同温同压下,相同体积的不同气体 含有相等数目的分子

根据道尔顿的原子学说，我们可以对简单的无机化学中化合物 的生成给予定量的解释，反过来，许多实验也证实了原子学说； 并且人们发现气态物质参与的化学反应时元素的重量与体积也 遵循上述规律。 盖·吕萨克定律告诉我们，在每一种生成或分解的气体中，其组 分和化合物气体的体积彼此之间具有简单的整数比，与前述规 律进行对比，我们可以得到这样的结论： 气体的体积与其中所含的粒子数目有关。 阿伏伽德罗定律告诉我们，同温同压下，相同体积的不同气体 含有相等数目的分子

当原子学说逐渐被人们接受以后,人们又面临着新 的问题: 原子有多大? 原子的内部有什么? 原子是最小的粒子吗? 在学习这门课的时候;一部分问题的谜底会逐渐揭 开,现在我们来粗略地估计一下原子的大小

当原子学说逐渐被人们接受以后，人们又面临着新 的问题： 原子有多大？ 原子的内部有什么？ 原子是最小的粒子吗？.... 在学习这门课的时候；一部分问题的谜底会逐渐揭 开，现在我们来粗略地估计一下原子的大小

1、原子的质量 可以由原子量和由阿伏伽德罗定律计算 阿伏伽德罗常数NA:1mo的原子的数量 ·原子量A:1mo的原子的质量 个原子的质量 AA为原子量,单位:克 M NAN=6022×1023/mol 在标准条件(0°C、1个大气压)下,体积为24升,1克分子气体所含的 分子数目。 同温同压条件下下,相同体积的不同气体含有相等数目的分子

• 1、原子的质量 • 可以由原子量和由阿伏伽德罗定律计算 • 阿伏伽德罗常数NA： 1mol的原子的数量 • 原子量A：1mol的原子的质量 • 一个原子的质量 NA A M = 6.022 10 / mol 23 NA =  在标准条件（0℃、1个大气压）下，体积为22.4升，1克分子气体所含的 分子数目。 同温同压条件下下，相同体积的不同气体含有相等数目的分子。 A为原子量，单位：克

·2、原子的体积 (1)可以由密排晶体计算(对不能压缩的固态物质) 间隙最大的 堆积方式: 2r 立方密排 2 每个原子在固体中所占的体积为8y 固体质量密度 原子半径 M A/N 8 nAP

• 2、原子的体积 （1）可以由密排晶体计算（对不能压缩的固态物质） M V  = 间隙最大的 堆积方式: 立方密排 3 每个原子在固体中所占的体积为 8r 3 8 A A r N  = 固体质量密度 原子半径 A 3 / 8 A N r =

4√6r 间隙最小的 堆积方式: 12r 底边长 六角密排 e 2r 2r er 六棱柱的高2(2)2-(25)323 每个六棱柱有6个原子 每个原子所占的体积6×x2rX√3rx40r/6=42r3 质量密度 原子半径 M A/N A ~3 10-0m=1A V4√2r 4√2oN

底边长 六棱柱的高 2 2 2 4 6 2 (2 ) ( 3 ) 3 3 r r r − = 2r 每个六棱柱有6个原子 每个原子所占的体积 1 4 6 3 6 2 3 / 6 4 2 2 3     = r r r r 质量密度 A 3 / 4 2 M A N V r  = = 10 ~ ~ 10 m 1A 3 4 2 A A r N − = 原子半径 间隙最小的 堆积方式: 六角密排