一 原子的核式结构
原子与原子核——知识介绍
原子和原子核 ——知识介绍一．原子结构（一）原子的核式结构人们认识原子有复杂结构是从1897年汤姆生发现电子开始的。
汤姆生通过研究对阴极射线的分析发现了电子，从而知道，电子是原子的组成部分，为了保持原子的电中性，除了带负电的电子外，还必须有等量的正电荷。
因此汤姆生提出了“葡萄干面包”模型：正电荷部分连续分布于整个原子，电子镶在其中。
1909年卢瑟福在α粒子散射实验中，以α粒子轰击重金属箔发现：大多数α粒子穿过薄膜后的散射角很小，但还有八千分之一的α粒子，散射角超过了900，有些甚至被弹回来，散射角几乎达到1800。
1911年卢瑟福提出了原子核式结构模型：在原子的中心有一个很小的核称为原子核，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绕核高速旋转。
从α粒子散射实验的数据可以估计出原子核的大小约为10-15——10-14米，原子半径大约为10-10米。
原子核式结构模型较好的解释了α粒子散射实验现象，也说明了汤姆生的“葡萄干面包”模型是错误的。
（二）玻尔的氢原子理论1．1．巴耳末公式1885年，瑞士物理学家巴耳末首先发现氢原子光谱中可见光区的四条谱线的波长，可用一经验公式来表示：)121(122n R -=λ n =3，4，5……式中λ为波长，R =×10 7米-1称为里德伯恒量，上式称为巴耳末公式。
2．2．里德伯公式1889年，里德伯发现氢原子光谱德所有谱线波长可用一个普通的经验公式表示出来：)11(122n m R -=λ式中n=m+1，m+2，m+3……，上式称为里德伯公式。
对于每一个m ，上式可构成一个光谱系： m=1，n=2，3，4……赖曼系（紫外区）m=2，n=3，4，5……巴尔末系（可见光区）m=3，n=4，5，6……帕邢系（红外区）m=4，n=5，6，7……布喇开系（远红外区）3．3．玻尔的氢原子理论卢瑟福的原子核式结构模型能成功地解释α粒子散射实验，但无法解释原子的稳定性和原子光谱是明线光谱等问题。
一轮复习：原子的核式结构和氢原子光谱
吸收 －E1
2hν＋E1 m
3.已知氢原子的能级如图所示，现用光子能量介于10～ 12.9 eV范围内的光去照射一群处于基态的氢原子，则下 列说法中正确的是(B ) A．在照射光中可能被吸收的光子能量有无数种
B．在照射光中Байду номын сангаас能被吸收的光子能量只有3种 C．照射后可能观测到氢原子发射不同波长的光有10种 D．照射后可能观测到氢原子发射不同波长的光有3种
2．(多选)氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到 离原子核较近的轨道上，下列说法正确的是( BD ) A．核外电子受力变小 B．原子的能量减少 C．氢原子要吸收一定频率的光子 D．氢原子要放出一定频率的光子
2．用频率为 ν0 的光照射大量处于基态的氢原子，
在所发射的光谱中仅能观测到频率分别为 ν1、ν2、ν3
为 E1＝□ 08－13.6 eV。
能级图如图所示：
4．两类能级跃迁 (1)自发跃迁：高能级→低能级，释放能量，发出光子。 光子的频率 ν＝ΔhE＝E高－h E低。 (2)受激跃迁：低能级→高能级，吸收能量。条件有： ①光照(吸收光子)：光子的能量必须恰等于能级差，即 hν＝ΔE。 ②实物粒子碰撞、加热等：只要入射的实物粒子能量大 于或等于能级差即可，E 外≥ΔE。 ③大于等于电离能(－E1)的光子被吸收，将原子从基态 电离；或大于等于－En 能量的光子被吸收，将原子从 n 能级 电离。
4．下列说法正确的是( D ) A．β 衰变现象说明电子是原子核的组成部分 B．α 粒子散射实验揭示了原子具有枣糕式结构 C．氢原子核外电子轨道半径越大，其能量越低 D．原子从 a 能级状态跃迁到 b 能级状态时发射波长为 λ1 的光子；原子从 b 能级状态跃迁到 c 能级状态时吸收波长 为 λ2 的光子，已知 λ1>λ2，那么原子从 a 能级跃迁到 c 能级 状态时将要吸收波长为λ1λ－1λ2λ2的光子
汤姆生的原子模型
2．β 衰变中所放出的电子，来自[ ] A．原子核外内层电子 B．原子核内所含电子 C．原子核内中子衰变为质子放出的电子 D．原子核内质子衰变为中子放出的电子
答案：C
3．α 射线的本质是[
]
A．电子流 B．高速电子流
C．光子流 D．高速氦核流
答案：D
4．关于β 粒子的下面说法中正确的是[ ] A．它是从原子核放射出来的 B．它和电子有相同的性质 C．当它通过空气时电离作用很强 D．它能贯穿厚纸板
答案：ABD
5．关于γ 射线的说法中，错误的是[ ] A．γ 射线是处于激发状态的原子核发射的 B．γ 射线是从原子内层电子发射出来的 C．γ 射线是一种不带电的中子流 D．γ 射线是一种不带电的光子流
答案：BC
6．下列关于放射性元素衰变的描述，哪些是 错误的[ ] 答案：AB A．原子核放出电子后，它的质量数不变而电 荷数却减少1。
B．核衰变时放出的射线都是由带电粒子所组 成的
C．半衰期表示放射性元素衰变的快慢，它和 外界的温度、压强无关。
D．γ 衰变不改变元素在周期表上的位置
（铅） 问经过多少次α 衰变和多少次β 衰变？
答案：6次α 衰变和4次β 衰变
答案:C
2．根据卢瑟福的原子核式结构模型，下列说法正 确的是 ( ) 答案:D A．原子中的正电荷均匀分布在整个原子范围内 B．原子中的质量均匀分布在整个原子范围内 C．原子中的正电荷和质量都均匀分布在整个原
子范围内 D. 原子中的正电荷和几乎全部质量都集中在很
小的区域范围内
3．关于α 粒子散射实验 ( ) 答案:D
一 原子的核式结构
<一>汤姆生的原子模型 1、1897年汤姆生发现电子。 2、汤姆生的原子模型—枣糕式结构 <二>卢瑟福的核式结构模型
原子的核式结构范文
原子的核式结构范文原子是构成物质的最基本单位，由原子核和电子云组成。
原子核是原子的中心部分，其核式结构是指核内的粒子组织和排列方式。
下面将详细介绍原子核的结构和特点。
原子核由质子和中子组成。
质子带有正电荷，具有质量，中子不带电荷，也具有质量。
质子和中子称为核子。
质子和中子合称为核子是因为它们都存在于原子核内，与电子相比，核子具有更大的质量。
质子和中子以一种特定的方式排列在原子核内部。
质子和中子的数量决定了元素的原子核质量。
原子核的质量数等于质子数加上中子数。
不同元素的原子核可以有不同的质量数和质子数，从而形成不同的元素。
原子核的直径通常约为10^-15米，相比于整个原子的大小，原子核的体积非常小。
这也意味着原子核非常致密，其中包含了绝大部分原子的质量。
原子核的稳定性与核子的排列方式和核力有关。
核力是一种相对于电磁力和重力的短程力，它保持质子和中子在原子核内部的结合。
核力是一种非常强大的力量，能够克服质子之间的排斥力，使得原子核保持稳定。
当核子的排列方式和核力达到一定的平衡时，原子核就是稳定的。
然而，当核子的排列方式不稳定时，原子核就会发生衰变，放出粒子或辐射以保持稳定。
原子核的稳定性还与核子的质量数有关。
在相同的质子数下，中子数的增加会增加原子核的稳定性。
这是因为中子的加入会增加核力的作用范围，从而增加质子之间的吸引力。
然而，在质子数超过一定范围后，增加中子数将不再增加原子核的稳定性，甚至会减弱稳定性。
这将导致核子之间的斥力增加，使原子核变得不稳定。
核式结构还可以用核壳模型来解释。
核壳模型是描述原子核内部核子排列方式的模型。
它类似于原子外部的电子壳层结构。
核壳模型认为原子核由能级较低的核壳层和能级较高的核壳层组成，类似于电子的能级结构。
核壳模型解释了为什么一些特定核子的数目更稳定。
例如，在一些原子核中，质子或中子的数目正好达到一些特定值时，原子核更稳定。
这被称为“魔数”现象。
魔数对应着核壳层的填充情况，类似于电子壳层填充到满壳时的稳定性。
第一节原子的核式结构原子核演示文稿
电子（汤姆生 1897）
原 子
质子（卢瑟福1919） 原子核
中子（查德威克1932）
Ernest Rutherford 1871~1937
1871年8月30日生于新西兰， 获得新西兰大学学士和硕士学 位，1895年，获剑桥大学第 一批研究生奖学金，同年入卡 文迪许实验室 ，成为J.J.汤姆 孙的研究生， 1909年，从α 粒子的散射实验得出原子的有 核模型。 1919年，应邀到剑 桥接替退休的J.J.汤姆孙，担 任卡文迪许实验室主任， 1925年当选为英国皇家学会 主席。卢瑟福是原子时代伟大 的科学家。1937年10月19日 患肠阻塞并发症逝世，葬于伦 敦威斯敏斯特大教堂牛顿墓旁
James Chadwick (1891～1974)
第一节原子的核式结构原子核 演示文稿
（优选）第一节原子的核式结 构原子核
Joseph John Thomsonபைடு நூலகம்(1856-1940)
1856年12月18日生于英国曼彻 斯特，1876年入剑桥大学三一 学院，毕业后，进入卡文迪许 实验室，1884年，年仅28岁便 当选为皇家学会会员同时成为 卡文迪许实验室主任。 1897年 通过实验及计算推导出阴极射 线是带负电的粒子，即现在的 “电子”。他的发现使人类认 识了第一个基本粒子，并最终 于1906年由于在气体导电方面 的理论和实验研究被授予诺贝 尔物理学奖。1940年8月30日 在剑桥逝世．
卢瑟福α粒子的散射实验
卢瑟福α粒子的散射实验
原子核式结构的内容：
原子中心有个很小的核，叫 原子核。原子的全部正电荷 和几乎全部的质量都集中在 原子核中，带负电的电子在 核外空间里绕核旋转。
铝箔 荧光屏
卢
氮气 放射源
原子的核式结构
db b
d
这就是卢瑟福散射公式。d就是
粒子散射到和+d之间立体角d
的有效散射截面，又称为微分截面.
d
• Ze
d
r
将卢瑟福散射公式和实验所能观察的数据联系起来.
A为薄膜面积、t为薄膜厚度、N为单位体积的原子数。 原子总数为：N'NAt
设薄膜很薄，这些原子对射来的粒子前后不互相遮蔽，
总的有效散射面积为： d N ' d N A t d
28.8
一散射物的情况下 现用一带电粒子轰击这两个球体。
环形面积为： d =2 bdb
135
43.0
1.38
31.2
932×104千克/米3的金箔。
环这形就面 是d 积卢n 为瑟'：福/散d d 射 =公2'式s b。i dn b 4 /2 常 数 120
二、 粒子散射实验
105
在同一 粒子源和同一散射物的情况下
这样的实验结果是不可能用汤姆逊模型给予解答的.
考虑两个外形、大小、电荷和质量相同的带电球体，其中 一个球体的电荷密度均匀分布，另一集中在球心。现用一 带电粒子轰击这两个球体。
F
o R
汤姆逊模型
1 2Ze2
F
F
4 0 1
4 0
r2
2Ze2 R3
, r,
rR rR
r
1 2Ze2
Fmax40 R2 ,
rR
•
1 2Ze2
F
F
40
r2
r
o R
卢瑟福模型
汤姆逊模型中，不可能出现较大的相互作用力，而卢瑟福 模型可以出现很大的作用力，可能使得入射离子反弹.
三、 卢瑟福原子有核模型
原子结构的模型PPT课件(初中科学)
的物质。
实验现象：燃烧后瓶内出现了白烟，冷却后变成了白色
固体——食盐。
带电的原子——离子
金属钠在氯气中燃烧时，钠原子失去一个电子形成 带正电荷的钠离子（阳离子），氯原子得到电子形成带 负电荷的氯离子（阴离子）。带有相反电荷的钠离子和 氯离子之间相互吸引，构成中性的氯化钠。
带电的原子或原子团叫做离子 带正电的离子叫做阳离子 带负电的离子叫做阴离子
掀开原子核的秘密
质子、中子和电子
电子是带负电的，我们常常把一个电子所带 的电荷量大小叫做一个单位的电荷。
根据科学家的测定：中子是不带电的；一个 质子带一个单位正电荷（与一个电子所带的电 荷等量异号）。
如氧原子核内有 8 个质子，则氧原子核带 8 个单位的正电荷（即 +8 ）。
科学上把原子核所带的电荷数称为核电荷数 。如氧原子的核电荷数为 8 。
掀开原子核的秘密
碳原子的结构
碳原子有 6 个核外电子，它的原子核含有 6 个质子和 6 个中子。
掀开原子核的秘密
氧原子的结构
氧原子有 8 个核外电子，它的原子核含有 8 个质子和 8 个中子。
掀开原子核的秘密
铁原子的结构
铁原子有 26 个核外电子，它的原子核含有26 个质子和 30 个中子。
分析下表：在一个原子中哪些项目的数目总是 相等的？
同种元素的不同种原子，它们的质子数、 电子数相同，但中子数不同。
原子的孪生兄弟——同位素
我们把原子中核内质子数相同、中子数 不相同的同类原子统称为同位素原子。
8个质子 8个中子
A
8个质子 9个中子
B
8个质子 10个中 子
C
上面三种氧原子都属于氧元素的同位素原子
原子的孪生兄弟——同位素
原子的核式结构模型
描述微观粒子运动的基本方程， 用于求解原子中电子的波函数和
能量。
原子轨道
由量子力学计算得出的电子在原子 中的概率分布区域，决定了元素的 化学性质。
自旋和磁矩
电子自旋和轨道运动产生的磁矩是 原子磁性的来源。
多电子原子中电子排布规律研究进展
泡利原理
确定每个电子状态的独特性，保证电子排布的稳 定性。
原子中心有一个带正电的原子核，电子绕核旋转。该模型预测了α粒子散射实 验的结果，即大多数α粒子穿过原子时不受影响，少数α粒子受到大角度偏转， 极少数α粒子被反弹回来。
实验结果与预测一致
α粒子散射实验结果与卢瑟福的核式结构模型预测相符，从而验证了该模型的正 确性。同时，其他相关实验结果也支持了核式结构模型的理论预测。
局限性
玻尔理论虽然成功地解释了氢原子光谱和类氢离子光谱，但对于复杂原子（多电 子原子）的光谱现象却无法解释。此外，玻尔理论也无法解释原子的化学性质和 化学键的形成。
03
原子核式结构模型具体内容
原子核组成与性质
原子核位于原子的中心，由质子和中 子组成。
原子核的半径约为原子半径的万分之 一，但质量却占原子总质量的99.9% 以上。
04
电子云密度越大，表明 电子在该区域出现的概 率越高。
能量层级
原子中的电子按照能量高低分 布在不同的能级上，每个能级 对应一定的电子云形状和取向
。
当电子从一个能级跃迁到另一 个能级时，会吸收或释放能量 ，表现为光的吸收或发射。
电子跃迁遵循一定的选择定则 ，如偶极跃迁选择定则、自旋
原子核的发现
卢瑟福根据α粒子散射实验现象提出了原子核式结构模型。在 原子的中心有一个很小的核，叫原子核，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。
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3、原子核的组成 质 子 和 中 子 组 成
原 子 核
中子和质子的质量大致相同，中子 不带电，质子带一个单位的正电荷， 二者统称为核子
电荷数：原子核中的质子数目Z 质量数：A 原子核中中子和质子数目之和
原子核的表示： 在元素符号 的左上角标出质量数，左下角 标出电荷数
氦原子核
4 2
He
同位素：具有相同质子数而中子 数不同的原子互称为同位素 氢的三种同位素： 氕 、 氘、 氚 氢、重氢、超重氢
2 、原子的核式结构模型
α粒子散射实验：卢瑟福
A、实验装置 真空中
B、 实验结果： （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粒子穿过金箔后发生较大的偏转；
（3）极少数α粒子穿过金箔后发生大角度的偏 转（甚至被反弹回来）。
⑵卢瑟福的原子的核式结构学说
内容：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 核外的空间运动。 原子直径的数量级： 10-10m 原子核直径的数量 级：10-15m
– 杰出贡献:1897年发现电子(荣获1906年诺贝尔物理奖)
1909---1911年，卢瑟福和他的助 手们进行了α粒子散射实验。
•Lusefu •Ernest Rutherford (1871～1937)
•伟大的物理学家。1871年8月 30日生于新西兰南岛纳尔逊南郊，18岁获得新 西兰大学坎特伯雷学院奖学金，在该校获得学士和硕士学位。1894年他安装 一台赫兹电磁振荡器,制成自己设计的电磁波接收器,在距离振荡器60英尺(约 18米)远处能探测到振荡器发出的电磁波。这时正当英国剑桥大学决定向国内 外开放招收研究生，卢瑟福进入三一学院。1895年获得剑桥大学第一批研究 生奖学金，同年入卡文迪许实验室，成为J.J.汤姆孙的研究生。他继续研究电 磁波的发射和接收，没过几个月就将其仪器改善到能在半英里(约 0.8公里)远 处接收到无线电波信号。这项工作表现了他的实验才能，使他崭露头角。 1898年加拿大蒙特利尔的麦吉尔大学聘任他为麦克唐纳教授。1907年他回英 国担任曼彻斯特大学实验物理学教授。1919年应邀到剑桥接替退休的J.J.汤 姆孙,担任卡文迪什实验室主任。1925年当选为英国皇家学会主席。1931年受 封为纳尔逊男爵，1937年10月19日因病在剑桥逝世。
第十九章 原子和原子核
第一节 原子的核式结构 原子核
1 、电子的发现
1897年，汤姆生发现了电子
人物介绍
– 英国物理学家。1856年12月18日出生于英格兰曼彻斯特附近一个 出版商家庭。1884年,年仅27的汤姆生任卡文迪许实验室主任,并 领导这个物理研究机构达三十四年之久。在汤姆生的卓越领导下, 卡文迪许实验室成为全世界现代物理研究的一个中心,并培养出许 多杰出人才,其中仅是诺贝尔奖金获得者就有威尔逊、阿斯顿、布 拉格、卢瑟福、查德威克等人. 1884年,他被选为英国皇家学会会 员,1916年,又成为该会会长。1918年,他又出任剑桥三一学院校长。 1940年8月30日他在剑桥逝世,为了表彰他的杰出贡献,汤姆孙死后, 他的骨灰被安葬在西敏寺的中央,与牛顿、达尔文、开尔文等伟大 的科学家的骨灰放在一起。1 1源自H2 1H
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