原子物理 知识结构图

＊将核内所有的质子和中子的相对原子质量之和取最接 近的整数叫质量数
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经营者提 供商品 或者服 务有欺 诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
1.3 原子结构示意图和电子式
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元素性质与最外层电子数的关系
❖稀有气体：最外层8个（氦最外层2个） 稳定结构 一般不发生反应
❖金属元素：最外层较少（1～3个） 易失去电子达
到稳定结构
❖ 非金属元素：最外层较多（4～7个）易得到电子
达到稳定结构
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经营者提 供商品 或者服 务有欺 诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
❖练习：下列微粒属于同位素的是（ B ）
A. O2, O3 C. ,H2
B.
,
D. ,
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❖ 卢瑟福在研究铀元素放射性时发现能产生两种不同 的辐射，一种称之为α辐射，卢瑟福认为α粒子是 氦原子失去电子后的正离子（He2+）；另一种称之 为β辐射，被证实其本质是电子流；另外还存在一 种γ射线，它是波长很短的电磁波。
+
γα
β
放射源
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1、离子：带电的原子（或原子团）叫离子。
带正电荷的原子（或原子团）叫做阳离子。 （如：Na+、K+、Mg2+、Al3+)。
带负电荷的原子（或原子团）叫做阴离子。 （如： O2-、S2-、 F- 、Cl-)。
2、离子符号的书写：先写元素符号，然后将 电荷数和电荷正负标注在元素符号的右上角， (“1”省略不写)。 3、离子所带电荷数由该元素原子的 最外层电子数 决定。
Hale Waihona Puke 电子层： 离核远近： 能量高低：
一二三四五六七
近
远
低
高
一.原子结构示意图
用原子结构示意图可以简明、方便地表示核 外电子的分层排布。
原子核 电性
核电荷数为8
+8 2 6
分别代表第一层、 第二层电子层
代表各层电子数， 且2+6=8
二、核外电子排布特点：
（1）先排满第一层再排第二层，依次类推（先里后外）
A．原子核内的质子数与其核电荷数相等
B．原子核中的质子数与中子数一定相等
C．原子核一定由质子和中子构成
D．元素的化学性质取决于原子核内的质子数
2．已知碳14原子中，原子核内含有6个质子和8个中子，则碳14原
子核外电子数为( )
A．6
B．8
C．12
D．14
3.下图是某原子的结构示意图。下列说法不正确的是( ) A．属于金属元素原子 B．最外层电子数为7 C．容易得到电子 D．有3个电子层 4．下列关于原子的叙述中，正确的是( ) A．是带电的微粒 B．是实心球体 C．可分解为分子 D．可转变成离子
例 下面是五种粒子的结构示意图：
（1）属于原子的是 ACD 。 （2）属于阳离子的是 E 。 （3）电子层结构相同的是 BE 。

相对原子质量是 ( D )。
A.111
B.161
C.50
D.272
2、某原子结构示意图如右，
该原子的核电荷数为__1_6__，核
外有___3___个电子层，第二层 上有__8____个电子，最外层上
+16 28 6
有___6___个电子。该原子在化 学变化中容易_得__到___（“得到”
或“失去”）电子。
第三单元 物质构成的奥秘
课题2 原子的结构
原子弹爆炸
1911年，著名物理学家卢瑟福等人用一束带正 电的、质量比电子大的多的高速α粒子轰击金箔。
英国科学家卢瑟福
α粒子轰击金箔
α粒子束发生偏转
α
粒
子 束
α粒子束未 发生偏转
原子内有相对很大的空间,在原子 中心有一个体积小、质量大、带正电的 原子核。
二、原子核外电子的排布
核 外 电 子 绕 核 高 速 运 动
电子云模型
注意：
每一个小黑点只 代表电子在该处 出现一次，并不 代表有一个电子。
一个点没有多大 意义，众多点的 疏密不同才有意 义。
电子按能量高低在核外分层排布
1.排 布 规 律
①电子总是尽先排布在能量最低的电子层里。 第一层排满才能排第二层，以此类推。
核内质子数为11，带正电 圆圈表示原子核
练 一
画出下列原子的结构示意图
练
氢原子 硫原子
氯部分原子的结构示意图
+2 2 氦原子
+3 2 1 +4 2 2 +5 2 3 +6 2 4 +7 2 5 +8 2 6 +9 2 7 +10 2 8 锂原子 铍原子 硼原子 碳原子 氮原子 氧原子 氟原子 氖原子

第四章原子的精细结构
第四章：原子的精细结构：电子的自旋
如果用分辨率足够高的摄谱仪观察，可以发现原子光谱 中每条谱线并不是简单的一条线，而是由多条谱线组成。 例如，氢原子的 H 线并不是单线，而是由七条谱线组成; nm 常见的钠原子黄光是由 1 588.996nm 和 2 589.593两条很靠 近的谱线组成的，其波长差约为0.6nm。
Bz Bz 0 x y
Bz 0 z
m 2 2 kT
热平衡时原子速度分布满足：
m F ( )= ( )e 3 2 kT dF (v) 3kT 由 0, 可得最可速率为v= dv m
即
mv 3kT
2
《原子物理学》(Atomic Physics)
第四章原子的精细结构

M B
另一方面，由刚体力学知识得
dL M B dt
《原子物理学》(Atomic Physics)
第四章原子的精细结构
第一节：原子中电子轨道运动磁矩
由 -L
代入
得
dL M B dt
B
d dL dt dt
M
i
《原子物理学》(Atomic Physics)
第四章原子的精细结构
磁场中，电子角动量量子化与角动量空间量子化
Z 2 ћ 0 -ћ -2ћ l =2
L
L L L L
h L l (l 1) 6 2
2 LZ ml 0 2
ml= 2, 1, 0, -1，-2
式中
Lz ml
（1）
l
称为角量子数，它的取值范围为
l 0,1, 2,…, n 1

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3．实验结果 绝大多数α 粒子穿过金箔后，仍沿原来的方向前进，但有 少数 α 粒子发生了较大的偏转，有极少数α 粒子偏转角超过了 90°，有
的甚至被原路弹回，α 粒子被反射回来的概率竟然有
1 8 000
.
4
二、卢瑟福原子模型 1．核式结构模型
原子内部有一个很小的核，叫做原子核，原子的 全部正电荷以 及几乎全部的质量 都集中在原子核内，带负电的电子绕核运 动．原子的核式结构模型又被称为行星 模型． 2．原子的大小： (1)原子直径数量级： 10－10 m. (2)原子核直径数量级： 10－15 m.
5
一、对α粒子散射实验的理解 1．装置：放射源、金箔、荧光屏等，如图2所示．
图2
6
2．现象：(1)绝大多数的 α 粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进． (2)少数 α 粒子发生较大的偏转． (3)极少数 α 粒子偏转角度超过 90°，有的几乎达到 180°.
3．注意事项：(1)整个实验过程在真空中进行． (2)α 粒子是氦原子核，体积很小，金箔需要做得很薄，α 粒子 才能穿过．
的，核外带负电的电子由于受到带正电的原子核的库仑引力
而绕核旋转，所以本题应选D.
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针对训练 2 在卢瑟福 α 粒子散射实验中，只有少数 α 粒子发生
了大角度偏转，其原因是
()
A．原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核
里
B．正电荷在原子内是均匀分布的 C．原子中存在着带负电的电子 D．原子的质量在原子核内是均匀分布的 答案 A 解析 原子的核式结构正是建立在 α 粒子散射实验结果基础上 的，C、D 的说法没有错，但与题意不符．
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(3)如果α粒子正对着原子核射来，偏转角几乎达到180°，这 种机会极小，如图5所示．

=G
三 种 常 见 的 力
Mm R2
。通常取引力常量 G＝6.67×10-11N·m2／kg2。物体的重力可以认为是地球对
物体的万有引力。
弹力
弹力产生在直接接触并且发生了形变的物体之间。支持面上作用的弹力垂直于支持面；绳上作用的弹力沿着绳的收缩方向。
胡克定律 F=kx，k 称弹簧劲度系数。重点是弹力方向的判断，a 绳子弹簧 b 点面，面面，点点模型
粒子性，故认为光具有波粒二象性（这 里的波动性和粒子性都是微观世界中的 意义） 。
为逸出功，
电子最大初动能。
热学、原子物理知识结构图
物质是由大量的分子组成的 ①油膜法测分子的直径 － － ②分子直径数量级 10 10m，分子质量数量级 10 26kg － ③阿伏伽德罗常数 NA=6.02×10 23mol 1。 分子永不停息地做无规则运动，实验基础 ①扩散现象；②布朗运动 分子间存在相互作用力 分子间引力和斥力同时存在，都随距离增大而减小。 － r0=10 10m； r = r0 时，f 引=f 斥；r＞r0 时，f 引＞f 斥；r＜r0 时，f 引＜f 斥。 分子动理论 热和功 汤姆生模型 分子动理论 改变内能的 物理过程 物体的内能 能量守恒定律 电子的发现 原子的结构
力学知识结构图
定义 力 的 概 念 三要素 矢量性 效果
力是物体对物体的作用。 所以每一个实在的力都有 施力物体和受力物体 大小、方向、作用点 力的矢量性表现在它不仅有大小和方向，而且 力的作用效果表现在， 使物体产生形变以及改变物
力的合成与分解
力。
一个力的作用效果，如果与几个力的效
果相同，则这个力叫那几个力的合力，那几个力叫这个力的分 由分力求合力的运算叫力的合成；由合力求分力的运算叫 力的分解。遵循平行四边形定则 力的合成与分解符合平行四边形定则。

原子物理学
证：设是机械自旋 电子半径： 电荷： 磁矩：
安束2（焦/特）
（超过光速）
因此，电子自旋不是机械自旋
（电子自旋，其实一点也没有“自旋”的意义。最好称呼它 为“内禀角动量”，它是微观粒子内部属性，与运动状态毫 无关系。它的性质与角动量类似，但不能用任何经典语言 描述。在经典物理中，找不到对立物）。

原子物理学
二、由光谱精细结构推断碱金属原子能级（以锂为例）
1、二辅系： 的跃迁，由于双线间隔相 等，设想 能级不分裂，单层，p能级分裂，双层。 末态p能级：各能级共 同有关，双线间隔为 2p能级分裂间隔。
2、主线系： 的跃迁，双线间隔随 增 大而减小，p能级分裂间隔随 增大而逐渐减小

原子物理学

原子物理学
（2）自旋取向的意义：
原子实坐标
电子坐标 一个顺着磁场 一个逆着磁场
电子自旋取向：

原子物理学
二、从轨道，自旋角动量的耦合 看能级双分裂
角动量耦合：已知
求：总角动量

原子物理学
1、玻尔理论
与
夹角0，
2、量子力学
从上式可看出，
与
不能平行或反平行


原子物理学
三个终端 主 Ⅰ Ⅱ 柏
光谱项： 若测得T， 则可算得
每一线系限波数 恰为另一线系动 项中最大的一个

原子物理学
对于锂， 表4.1给出， （三）两个量子数 仿效氢光谱：
碱光谱：
即碱原子能量与两个量子数
碱金属原子能级图。
有关.
(1）对同一个主量子数 ，有几个能级 （2）能级按 分类， 相同属同一例
1925年，荷兰：两位大学生，库仑贝克，古兹密特 一）电子自旋假设： 1、每个电子都具有固有的自旋角动量

原子结构意图
原子的构成：
原子核 小而重、带正电（核电荷数） 原子
（不带电）
核外电子 每个电子带一个单位负电荷
氧原子（O）的结构示意图： 8个质子
质子数=核电荷数=核外电子数
电子排布 离核距离：近 能量：低
远 高
+8
原子核
带正电
电子分层排布的规律：
电子排布
离核距离：近 能量：低
远 高
1.由内而外，逐层排布 2.每层最多容纳2n2个电子 3.最外层电子数不超过8个
（第一层则不超过2个）
n为电子层数
氧原子（O）的结构示意图： 质子数=核电荷数=核外电子数 电子排布
离核距离：近
远
能量：低
高
1.由内而外，逐层排布 2.每层最多容纳2n2个电子 3.最外层电子数不超过8个
（第一层则不超过2个）
电子分层排布的规律： 1.由内而外，逐层排布 2.每层最多容纳2n2个电子 3.最外层电子数不超过8个
原子结构示意图：
元素周期表：
质子数
质子数=核电荷数
电子分层排布的规律： 1.由内而外，逐层排布 2.每层最多容纳2n2个电子（n为电子层数） 3.最外层电子数不超过8个（第一层则不超过2个）
（第一层则不超过2个）
制约条件
①快速判断示意图的正误 ②书写电子数比较多，
达到第三层以上时使用；
电子分层排布的规律： 1.由内而外，逐层排布 2.每层最多容纳2n2个电子 3.最外层电子数不超过8个
（第一层则不超过2个）
制约条件
①快速判断示意图的正误 ②书写电子数比较多，
达到第三层以上时使用；
钙（Ca）原子:

原子的结构
【知识要点】
一、电子的发现 二、原子的核式结构 三、玻尔的原子模型:
1.氢原子光谱 I 2.原子的能级结 构和公式 I
一、电子的发现
1、汤姆生对阴极射线进行 了一系列的实验研究。
1897年，他确认阴极射线 是带负电的粒子。
汤姆生测得的阴极射线粒子的荷质比，大 约是当时已知的氢离子的核质比的二千倍。 后来他又测得阴极射线粒子的电荷与氢离子 的电荷大小基本上相同。因此得出结论，阴 极射线粒子的质量比氢离子的质量小得多。 后来人们逐渐把这种粒子叫做电子。
二、原子的核式结构
1、α粒子散射实验
• 1909年至1911年卢瑟福和 他的合作者用α粒子轰击金 箔做了α粒子散射实验，发 现绝大多数α粒子穿过金箔 后仍沿原来的方向前进，少 数α粒子发生了较大的偏转， 并有极少数的α粒子偏转角 超过了90°，有些甚至被弹 回，偏转角几乎达到180°。
2、卢瑟福原子模型
• 通过对α粒子散射实验的结果进行了 分析，卢瑟福提出了他的原子核式结 构模型：在原子的中心有一个很小的 核，叫做原子核，原子的全部正电荷 和几乎全部质量都集中在原子核里， 带负电的电子在核外空间里绕着核旋 转。
• 卢瑟福的原子核式模型，能解释α粒 子散射实验，却与经典的电磁理论发
3、原子核的电荷和大小
A、1< 2< 3 ； 1<答3案<：B2 ；
B、
根据卢瑟福的原子核式模型和α粒子 散射的实验数据，可以推算出各种元 素原子核的电荷数，还可以估计出原 子核的大小。 （1）原子的半径约为10-10米、原子核 半径约是10-14米，原子核的体积只占 原子的体积的万亿分之一。 （2）原子核所带正电荷数与核外电子 数以及该元素在周期表内的原子序数