A、原子的核式结构
原子物理学总复习
段正路
2014年
1
第一章 原子的基本状况
重点： 1，原子的核式结构 2，α粒子散射实验的意义
2
1、卢瑟福的原子核式模型
原子中的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子中央一 个很小的体积内，称为原子核。原子中的电子在核的周围 绕核运动。
2. α粒子的散射实验：
α粒子被静止核的库仑场散射的角度θ由下式决定
• Z：质子数 • A: 质量数
C4 0
20
a
原子核的角动量
P 核 LnSnLpSp
P核 I(I1)h
原子核的磁矩
I g
I(I1) he 2M
38
原子核的统计性：A为奇数的原子核属于费米子；A为偶 数的原子核属于玻色子。
原子核的结合能
E [Z m p (A Z )m n m 核 ]C 2 或 E [Z m H (A Z )m n m 原 子 ]C 2
r rr 总角动量 JLS JLS,LS 1 ,......,LS
L LS耦合下的原子态符号表示:
2S 1
s=0，单重态
J s=1，三重态
能级排布规则
洪特定则 朗德间隔定则
17
j-j 耦合
rjrj21 rrll12srsr12 rr r Jj1j2
j1 l1 s 1 ,l1 s 1 1 ,....,l1 s 1 j2 l2 s 2 ,l2 s 2 1 ,....,l2 s 2 Jj1j2,j1j2 1 ,....,j1j2
% 1R (m 12n 1 2)Tm Tn
R — 里德堡常数；T(m) —光谱项。
光谱线系 m = 1，n = 2、3、4…，赖曼系（紫外） m = 2，n = 3、4、5…，巴尔末系（可见光） m = 3，n = 4、5、6…，帕邢系（红外） m = 4，n = 5、6、7…，布喇开系（远红外）
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。
高中物理《原子结构》知识梳理
用心 爱心 专心 1 高中物理《原子结构》知识梳理【电子的发现】1897年汤姆生发现电子，提出原子的枣糕模型，揭开了研究原子结构的序幕。
【原子的核式结构模型】1．1909年起英国物理学家卢瑟福做了α粒子轰击金箔的实验，即α粒子散射实验2．卢瑟福在1911年提出原子的核式结构学说【氢原子的光谱】1．光谱的种类：发射光谱：物质发光直接产生的光谱。
炽热的固体、液体及高温高压气体发光产生连续光谱；稀薄气体发光产生线状谱，不同元素的线状谱线不同，又称特征谱线。
吸收光谱：连续谱线中某些频率的光被稀薄气体吸收后产生的光谱，元素能发射出何种频率的光，就相应能吸收何种频率的光，因此吸收光谱也可作元素的特征谱线。
2．氢原子的光谱是线状的（这些亮线称为原子的特征谱线），即辐射波长是分立的。
3．基尔霍夫开创了光谱分析的方法：利用元素的特征谱线（线状谱或吸收光谱）鉴别物质的分析方法。
【波尔的原子模型】1．卢瑟福的原子核式结构学说跟经典的电磁理论发生矛盾2．玻尔理论的假设：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，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量，这些状态叫做定态。
氢原子的各个定态的能量值，叫做它的能级。
原子处于最低能级时电子在离核最近的轨道上运动，这种定态叫做基态．．；原子处于较高能级时电子在离核较远的轨道上运动的这些定态叫做激发态。
原子从一种定态（设能量为E n ）跃迁到另一种定态（设能量为E m ）时，它辐射（或吸收）一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定，即末初E E h -=γ 原子的不同能量状态跟电子沿不同的圆形轨道绕核运动相对应。
3．玻尔计算公式：r n =n 2 r 1 , E n = E1/n 2 (n=1,2,3¼¼)r 1 =0.53´10-10m , E 1 = -13.6eV ,4．玻尔模型的成功之处在于它引入了量子概念（提出了能级和跃迁的概念，能解释气体导电时发光的机理、氢原子的线状谱），局限之处在于它过多地保留了经典理论（经典粒子、轨道等），无法解释复杂原子的光谱。
《7.1 原子结构 原子核的组成》教学设计
《7.1 原子结构原子核的组成》教学设计【教学内容】第七单元第1节。
【教学目标】1.了解原子的核式结构；了解原子核的组成；了解天然放射现象，知道α射线、β射线、γ射线及其特性，知道放射性物质对生物体的作用，以及放射性物质的危害和防护。
2.了解人类认识原子、原子核结构的过程，了解理论探究与实验事实相结合的研究方法在原子、原子核研究中的应用。
3.通过了解原子、原子核结构学说应用对科技、生活、社会即人类思想的推进作用，体会物理成果的社会价值，激发学生对物理学习的兴趣；通过了解人类认识原子、原子核结构的过程，体会人类对物质世界的探究与认识是无止境的，培养辩证唯物主义思想。
【教学重点】原子及原子核的结构。
【教学难点】对卢瑟福粒子散射实验的剖析。
【教具准备】介绍汤姆生、卢瑟福、贝克勒尔、居里夫妇的视频资料。
【教学过程】◆创设情景──引出课题1．引导学生回顾初中所学有关物质结构的学说。
物质──分子──原子──原子核、核外电子2．教师讲述（1）长期以来，人类对原子的认识一直停留在哲学思辨的阶段。
1808年，英国化学家道尔顿根据化学实验结果，提出了“原子论”，说明物质是由原子组成的，同时他又断定：原子就像一个实心球，是不能再分割的。
（2）在中国古代，就有关于物质无限可分的观点。
在物理学的研究进程中，什么事实启发了人们的思想，使人们认识到原子是由结构的？什么事实又使人们认识到原子核是由结构的？本节课通过课文内容的学习，我们将认识原子及原子核的结构，了解人类认识原子及原子核的结构的艰难过程。
◆合作探究──新课学习一、原子的核式结构1．阴极射线引发的研究（1）在研究稀薄气体放电现象时，人们发现了“阴极射线”，引发了对阴极射线是什么的研究。
当时有两派学者持不同的意见，以英国的克鲁克斯为代表的一派认为，阴极射线是带电的粒子流；以德国的赫兹为代表的一派则认为，阴极射线是一种波长很短的电磁波。
（2）通过实验研究，在探明阴极射线本质的过程中，引发了19世纪末物理学上的三大发现：1895年伦琴发现了x射线；1896年贝克勒尔发现了放射线；1897年J.J.汤姆孙发现了电子。
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。
高考物理原子物理-原子结构
原子结构知识集结知识元原子的核式结构知识讲解1.α粒子散射实验1909年-1911年，英国物理学家卢瑟福及其学生进行了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，但少数α粒子发生了较大角度的偏转，并且有极少数α粒子的偏转超过了900，有的甚至几乎达到18002.卢瑟福的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的质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转．例题精讲原子的核式结构例1.在对α粒子散射实验的现象分析时，我们并没有考虑α粒子跟电子碰撞，这是因为（）A．电子体积非常小，以至于α粒子碰不到它B．α粒子跟电子碰撞时，损失的能量很小，可以忽略C．α粒子跟各个电子碰撞的效果相互抵消D．α粒子跟电子碰撞时，动量几乎不改变例2.根据卢瑟福提出的原子核式结构模型解释α粒子散射实验，使少数α粒子发生大角度偏转的作用力是金原子核对α粒子的（）A．库仑斥力B．库仑引力C．万有引力D．核力例3.氢氘氚是同位素，它们的原子核内具有相同的（）A．电子数B．质子数C．中子数D．核子数例4.下列关于物质结构的叙述不正确的是（）A．质子的发现表明了原子核是由质子和中子组成的B．天然放射性现象的发现表明了原子核内部是有复杂结构的C．电子的发现表明了原子内部是有复杂结构的D．α粒子散射实验是原子核式结构模型的实验基础例5.在α粒子散射实验中，α粒子的偏转是由于受到原子内正电荷的库仑力作用而发生的，其中有极少数α粒子发生了大角度偏转，甚至被反向弹回。
假定一个速度为v的高速α粒子（He）与金原子核（Au）发生弹性正碰（碰撞前金原子核可认为是静止的），则（）A．α粒子在靠近金原子核的过程中电势能逐渐减小B．α粒子散射实验说明原子核是由质子和中子组成的C．α粒子散射实验说明带正电的物质均匀分布在原子内部D．当它们的距离最小时，α粒子与金原子核的动量大小之比为4：197 玻尔模型知识讲解1.光谱2.氢原子光谱氢原子特征谱线氢原子的光谱线系巴耳末公式：=R（-）（n=3，4，5，…）它确定的这一组谱线称为巴耳末系．氢原子的其他光谱线系：赖曼系（紫外区）=R（-）（n=2，3，4，…）帕邢系（近红外区）=R（-）（n=4，5，6，…）布拉开系（红外区）=R（-）（n=5，6，7，…）3.玻尔的原子理论量子化假设：电子的轨道是量子化的；原子的能量是量子化的．频率条件：当电子从能量较高的定态轨道（E m）跃迁到能量较低的定态轨道（E n）时，会放出能量为hν=E m-E n．4.能级原子由一个能量状态变为另一个能量状态的过程叫跃迁．辐射与激发：释放的能量hν=E初-E终；吸收的能量ΔE=E终-E初．例题精讲玻尔模型例1.氢原子能级示意图如图所示。
2021版高考物理大复习通用版：原子结构和原子核含答案
(2)原子的核式结构模型：在原子中心有一个很小的核，原子全部的正电荷和几乎全部质量都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转。
二、氢原子光谱
1．光谱：
用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按波长展开，获得光的波长(频率)和强度分布的记录，即光谱。
2．光谱分类
3．氢原子光谱的实验规
律：巴耳末系是氢光谱在可见光区的谱线，其波长公式
1
λ
＝R(
1
22
－1
n2
)，(n＝3,4,5，…，R是里德伯常量，R＝1.10×107 m－1)。
4．光谱分
析：利用每种原子都有自己的特征谱线可以用来鉴别物质和确定物质的组成成分，且灵敏度很高。
在发现和鉴别化学元素上有着重大的意义。
三、氢原子的能级、能级公式
1．玻尔理论。
A原子的核式结构
A原子的核式结构原子的核式结构是指原子的核心部分，其中包括质子和中子。
质子和中子集中在原子的中心部分，称为原子核。
根据核式结构，我们可以理解原子的质量和电荷以及核反应等现象。
下面将详细介绍原子的核式结构。
原子核的直径约为10^-15米，而整个原子的直径约为10^-10米。
这意味着原子核非常小而稠密，占据了整个原子的绝大部分质量。
根据核式结构，原子的质量数（A）是指原子核中质子和中子的总数。
原子的原子序数（Z）是指原子核中质子的个数。
质子的电荷为正，而电子的电荷为负，因此原子核的总电荷为正电荷，大小等于原子核中质子的个数。
原子的质量数和原子序数决定了元素的化学性质和在元素周期表中的位置。
原子核的稳定性和不稳定性取决于质子和中子的比例。
当质子和中子的比例适合时，原子核稳定，会存在于自然界中。
当质子和中子的比例失衡时，原子核就会变得不稳定，会发生核反应。
核反应是指核子之间发生的相互作用。
核反应可以使原子核发生变化，产生能量并释放辐射。
核反应可以是裂变反应或者聚变反应。
裂变反应是指一个重核分裂成两个或多个轻核的反应，释放出大量能量。
聚变反应是指两个轻核融合成一个重核的反应，同样也释放出大量能量。
核反应的速率可以通过半衰期来衡量。
半衰期是指在特定条件下，原子核有一半核子会发生衰变的时间。
半衰期越长，原子核越稳定，反应速率越慢。
半衰期越短，原子核越不稳定，反应速率越快。
核式结构为我们提供了了解原子内部结构和相互作用的关键信息。
通过研究和了解原子核的性质，我们可以深入理解核物理和核化学的基本概念，以及应用于核能和放射性物质等领域。
我们可以利用核式结构来解释和预测核反应、核能的释放、放射性衰变的特性以及核燃料的利用等现象。
总结起来，原子的核式结构由质子和中子组成。
原子核的质量数和原子序数决定了元素的性质和在元素周期表中的位置。
核反应是通过核子之间的相互作用而发生的，可以使原子核发生变化并释放能量。
核式结构为我们提供了深入了解原子内部结构和相互作用的关键信息，帮助我们理解核物理和核化学的基本概念，以及应用于核能和放射性物质等领域。
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Hale Waihona Puke 原子核4、波尔的原子模型:
原子光谱 布朗克的量子理论
实验现象：
实验现象的解释:
观察实验的结果，可将散射的α粒子分成“绝大多数”、“少数”、 “极少数”和“有的甚至”几种情况，它们穿过金箔后“绝大多数” 沿原来的方向前进、“少数”发生了较大的偏转、“极少数”发生 了大角度偏转、“有的甚至”被反弹。分析实验结果可知道，由于 电子带负电，其质量约为α粒子的1／7300，不可能使动能较大的α 粒子产生大角度偏转。若按汤姆生原子模型，原子是一个球体，正 电荷均匀分布在整个球内，α粒子穿过原子时由于α粒子周围正电 荷对它的斥力有相当一部分互相抵消，使α粒子偏转的力也不会很 大，因此α粒子的大角度散射说明汤姆生模型与实验事实不符。实 验现象中的“绝大多数”α粒子穿过金箔后方向没有明显改变，表 明α粒子在穿过时基本上没有受到力的作用，说明原子中的绝大部 分几乎是空的，实验现象中的“极少数”α粒子发生了大角度偏转， “有的甚至”反弹回来，说明α粒子在原子中的某些地方受到了质 量、电量均比α粒子本身大得多的原子核的作用。
3、卢瑟福的原子核式结构模型:
(1)、在原子的中心有一个很小的原子核。 （2）、原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在 原 子核里。 （3）、带负电的电子在核外不停地绕核运动（电子 绕核运动所需的向心力就是原子核对它的电场力）。
原子核的核式结构
根据卢瑟福的原子结构模型，原子内 部是十分“空旷”的，举一个简单的例子： •
1、电子（electron）的发现：
1897年，英国汤姆孙研究阴极射线时，发现了电子。 电子的发现证实了原子是可分的。电子是原子的组成部分。
2、原子（atom)核式结构模型的提出
（1）、“葡萄干蛋糕模型”————汤姆孙的原子模型。
（2）、α粒子散射实验： 实验现象
实验现象的解释
α粒子散射实验的意义：实验结果否定了___________原子模型，为卢瑟 福 提出原子核式结构模型提供了实验基础。