原子的核式结构
物理选修3-5人教版 18.2原子的核式结构模型 (共12张PPT)
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 在核外空间绕着核旋转。
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：
原子
体育场
原子核
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 m、原子核半径约是 10 ─14 m， 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 表内的原子序数相等。
(3) 电子绕核旋转所需向心力就是核对它的库仑力。
1. 在用 α 粒子轰击金箔的实验中，卢瑟福观察到的 α 粒子的
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 粒子发生了较大的偏转，并且有极少数 α 粒子的偏转超过 了90°，有的甚至几乎达到180°。
西瓜模型或枣糕模型能否解释这种现象？
根据汤姆孙模型计算的结果：电子质量很小，对 α 粒子的 运动方向不会发生明显影响；由于正电荷均匀分布， α 粒子 所受库仑力也很小，故 α 粒子偏转角度不会很大。
汤姆孙发现了电子，并且知道了电子是带负电 荷的，人们推断出原子中还有带正电的物质。那么 这两种物质是怎样构成原子的呢？
？
汤姆孙的原子模型பைடு நூலகம்
在汤姆孙的原子模型中，原子是一个球体，正电核均 匀分布在整个球内，电子镶嵌其中。
英国物理学家 汤姆孙
汤姆孙原子模型 （枣糕模型）
1909～1911年，英国物理学家 卢瑟福和他的助手们进行了 α 粒子 散射实验。
运A动. 全情部况α是粒( 子B穿过) 金属箔后仍按原来的方向前进
原子的核式结构模型
原子的核式结构模型20世纪20年代，科学家们开始采取一种叫做原子核式结构模型的概念，以研究原子的形态与特性。
自此以后，原子的核式结构模型的发展与改进一直是原子理论的中心所在。
原子核式结构模型源于二十世纪初丹麦物理学家斯提威尔预言的原子模型，以及由罗伯茨橹和法国物理学家卢克提出的确定原子结构的结构模型。
该模型假设原子是一个由原子核中心外围由电子组成的球形均匀结构。
原子核模型表明，电子存在于原子核周围以布朗电子球结构排列，形成了一个空间结构，这种空间结构是原子构型的基本动力。
因此，原子的结构在不同的元素中可以有不同的形态。
原子核模型同时提出了电子层次结构的概念，表明电子在原子核周围也按照层次结构排列。
在每一层次中，电子能限的数量也不同。
例如，一些元素有七个电子层次，而另一些元素可能只有三层电子层次。
同样，在不同的电子层次中，电子具有不同的能量。
随着进一步发展，原子核式结构模型也发展出一系列新的理论，包括量子电子理论、费米能级理论、空间结构理论、电子能级理论、电子轨道理论等。
量子电子理论可以解释原子的可见光谱线，费米能级理论可以解释原子核内电子的序列，而空间结构理论可以描述原子核内电子的周期性结构，电子能级理论可以解释复杂的元素结构，而电子轨道理论则可以解释电子结构中不同能级之间的转变。
原子核式结构模型改变了人们对原子结构的认知，也改变了物质特性的认识，特别是特定元素的化学性质等的理解。
它的发展也为物理学、化学等其他学科的发展作出了重大贡献，也极大地拓展了物理世界的认知范围。
总的来说，原子核式结构模型为研究原子的结构和性质奠定了基础，在今天仍然是原子理论研究的基础。
随着科学技术的发展，原子核式结构模型也发生了很大的变化，以更好地满足研究的需要。
因此，原子核式结构模型仍然是科学研究原子结构和性质的重要参考模型。
原子的核式结构原子的能级
[例1] 氢原子辐射一个光子后，则 （A）电子绕核旋转半径增大 （B）电子的动能增大 （C）氢原子电势能增大 解析 （D）原子的能级值增大 [例2]欲使处于基态的氢原子激发，下列措施 可行的是 （A）用10.2eV的光子照射 （B）用11eV的光子照射 （C）用14eV的光子照射 解析 （D）用11eV的电子碰撞
解析：该题主要考查对玻尔理论中原子跃迁条件的认识和理解. 正确的思路为：由玻尔理论可知，氢原子在各能级间跃迁时， 只吸收能量值刚好等于某两能级之差的光子。由氢原子能级关系不 难算出，10.2eV刚好为氢原子n=1和n=2的两能级之差，而11eV则不 是氢原子基态和任一激发态的能量之差，因而基态氢原子只能吸收 前者被激发，而不能吸收后者。 对于14eV的光子，其能量大于氢原子的电离能(13.6eV)，足以 使氢原子电离——使电子脱离核的束缚而成为自由电子，因而不受 氢原子能级间跃迁条件的限制。由能的转化和守恒定律不难知道， 氢原子吸收14 eV的光子电离后产生的自由电子还应具有0.4 eV的动 能。
在此跃迁过程中，电场力对电子做了正功，因而电势能应减小。
解析：该题主要考查：
⑴玻尔理论，⑵库仑定律和向心力，⑶电势能
正确的思路为： 由玻尔理论可知，氢原子辐射光子后，应从离核较远的轨道跃 迁到离核较近的轨道。 另由经典电磁理论，电子绕核做匀速圆周运动的向心力即为氢 核对电子的库仑力：
在此跃迁过程中，电场力对电子做了正功，因而电势能应减小。
n( n 1) 2 N Cn 2
4 3 2 -0.85eV -1.51eV -3.4eV
1
-13.6eV
一群氢原子处于量子数为n的激发态 时，可能辐射出的光谱线条数为
n( n 1) 2 N Cn 2
原子核式结构
原子核式结构1. 引言原子核式结构是指原子中心的原子核和围绕原子核运动的电子之间的空间排布和相互作用关系。
原子核式结构的研究对于理解原子的基本性质和化学行为具有重要意义。
本文将介绍原子核的组成、结构和特性，以及电子的排布和相互作用等相关内容。
2. 原子核的组成原子核是原子的核心部分，具有正电荷，通常由质子和中子组成。
质子具有正电荷，中子不带电荷。
根据原子的元素，原子核中质子的数量决定了原子的原子序数，即元素的周期表中的位置。
例如，氢原子核只有一个质子，因此其原子序数为1，而氦原子核有两个质子，原子序数为2。
3. 原子核的结构原子核内的质子和中子通过强相互作用力相互维持在一起。
质子之间的电磁相互作用力会导致相互排斥，但强相互作用力可以克服这种排斥力，使得原子核能够稳定存在。
原子核的稳定性取决于质子和中子的数量以及它们之间的相互作用关系。
原子核的大小通常用原子的半径来表示。
原子核的直径非常小，通常约为原子直径的10,000倍。
原子核内的质子和中子被称为核子，核子本身也是由更小的粒子构成的。
质子和中子属于重子，而重子又是由夸克组成的。
4. 原子核的特性原子核具有以下几个重要的特性：•质量数（A）：原子核中质子和中子的总数。
•原子序数（Z）：原子核中质子的数量，决定元素的化学性质和在周期表中的位置。
•中子数（N）：原子核中中子的数量，决定原子核的稳定性。
•核电荷数（Q）：原子核中的总电荷，等于质子数减去电子数。
5. 原子核式结构的调整原子核式结构可以通过核反应进行调整。
核反应是指原子核中的质子和中子发生物理变化的过程。
核反应可以导致放射性衰变、核聚变和核裂变等。
核反应可以改变原子核的质量数和原子序数，从而改变元素的性质。
核反应在核能的利用和核武器的制造中起着重要的作用。
6. 电子的排布和相互作用在原子核周围运动的电子决定了原子的化学性质。
电子的排布和相互作用关系受到量子力学的描述，并由一系列的量子数和轨道来表示。
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
原子的核式结构模型
原子的核式结构模型一、背景在深入研究原子的内部结构后，科学家们得出了一种关于原子构造的理论，即核式结构模型。
这个模型揭示了原子中心的秘密，为我们打开了理解物质世界的新视角。
二、核式结构模型的提出19世纪末，卢瑟福通过α粒子散射实验，发现原子中心有一个密集的原子核，其体积仅占据原子体积的几千分之一。
同时，他发现原子核周围环绕着电子，这些电子沿着轨道运动，就像行星围绕太阳运动一样。
这一发现，彻底改变了我们对原子的理解。
三、核式结构模型的内容核式结构模型的主要内容是：原子由一个位于中心的原子核和核外电子组成，电子在特定轨道上运动，并受到原子核的吸引。
原子核由质子和中子组成，其质量约占原子质量的99.9%，而电子的质量几乎可以忽略不计。
因此，原子的大部分体积是由原子核占据的。
四、核式结构模型的意义核式结构模型的提出，为我们理解原子的性质和行为提供了基础。
它解释了为什么原子在化学反应中会形成稳定的化合物，为什么元素之间会有不同的化学亲和力等等。
这一模型成为了现代化学的基础，为我们的科技发展提供了重要的理论基础。
五、结论总的来说，原子的核式结构模型是科学史上的一个重大突破，它为我们打开了理解物质世界的新视角。
然而，随着科技的发展，我们还需要更深入的研究和探索，以揭示原子内部的更多秘密。
让我们期待更多的科学发现，以更好地理解这个美丽的物质世界。
原子的核式结构模型一、背景在深入研究原子的内部结构后，科学家们得出了一种关于原子构造的理论，即核式结构模型。
这个模型揭示了原子中心的秘密，为我们打开了理解物质世界的新视角。
二、核式结构模型的提出19世纪末，卢瑟福通过α粒子散射实验，发现原子中心有一个密集的原子核，其体积仅占据原子体积的几千分之一。
同时，他发现原子核周围环绕着电子，这些电子沿着轨道运动，就像行星围绕太阳运动一样。
这一发现，彻底改变了我们对原子的理解。
三、核式结构模型的内容核式结构模型的主要内容是：原子由一个位于中心的原子核和核外电子组成，电子在特定轨道上运动，并受到原子核的吸引。
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。
原子的核式结构课件
§1.2 原子的核式结构(卢瑟福模型)
二、盖革－马斯顿实验
(a) 侧视图 (b) 俯视图 R:放射源；F:散射箔；S:闪烁屏；B:金属匣
α粒子：放射性元素发射出的高速带电粒子，其速度约为光速的十分之一，带+2e的电荷，质量约为4MH。 散射：一个运动粒子受到另一个粒子的作用而改变原来的运动方向的现象。 粒子受到散射时，它的出射方向与原入射方向之间的夹角叫做散射角。
(3) 阿伏伽德罗定律
1811年，意大利物理学家阿伏伽德罗提出：一摩尔任何原子的数目都是NA，称为阿伏伽德罗常数． 说明：NA是联系微观物理学和宏观物理学的纽带，是物理学中重要的常数之一. 当进行任何微观物理量的测量时， 由于实验是在宏观世界里进行的，因此都必须借助于NA ; NA之巨大，正说明了微观世界之细小． NA测量方法: 1838年，法拉第（Faraday，1791-1867年）电解定律： 任何一摩尔单价离子，永远带有相同的电量F，F称为法拉第常数，经实验测定，F=96486.7 C/mol，则 其中，e为电子电量，测出e，就可以求出．我们再次看到，将宏观量F与微观量e联系起来了．
当r>R时，原子受的库仑斥力为： 当r<R时，原子受的库仑斥力为： 当r=R时，原子受的库仑斥力最大：
近似2：只受库仑力的作用。
粒子受原子作用后动量发生变化： 最大散射角：
大角散射不可能在汤姆逊模型中发生,散射角大于3°的比1%少得多；散射角大于90°的约为10-3500.必须重新寻找原子的结构模型。
三、 课堂反馈
思考与讨论： 原子质量和大小的数量级是多少？请尽可能多地列出估算方法．并举例说明． 是联系微观物理学和宏观物理学的桥梁．有哪些微观量与宏观量可以通过联系？如何联系？请举例说明． 电子的质量和电荷是多少？ 如何测量电子的荷质比？
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
素周期表中的各种元素是按原 整个原子半径的数量级是10－10 m，
子中的电子数来排序的。
可见原子内部是十分“空旷”．
课堂小结
原子的核式结构
汤姆孙发现电子→提出枣糕模型
实验现象
卢瑟福������粒子散射实验
电子
原子的核式结构
原子核
原子半径数量级为������������-������������ ������ 原子与原子核的尺寸
电子围绕这个核旋转，核的尺寸 距离正电体很近，因此受到很强的库
与整个原子相比是很小的 .
仑斥力，发生大角度偏转．
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：
原子
体育场
原子核
3、原子核的电荷与尺度 相关知识
由不同元素对α粒子散射的实 1．原子内的电荷关系：原子是由
验数据可以确定各种元素原子 带正电的原子核与带负电的电子
子带负电，人们推断原子中还有带正 电的部分。那么原子中带正电部分以 及带负电的电子如何分布呢？
1、汤姆孙1898年提出“布丁模型”
结果：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
原子是一个球体，正电荷均匀分 生较大的偏转，极少数 α 粒子偏转超
布在整个球内，电子镶嵌其中。 过了90°，有的甚至几乎达到180°。
2、卢瑟福1911年提出“有核模型” 对α粒子散射实验结果的解释
当α粒子接近原子时，电子对它的影
响可以忽略，但是正电体对它的作用
就不同了。因为正电体很小，当α粒
子进入原子区域后，大部分离正电体
原子的中心有一带正电的原子核，很远，受到的库仑斥力很小，运动方
它几乎集中了原子的全部质量， 向几乎不改变。只有极少数在穿过时
核的电荷Q。又由于原子是电 组成，原子序数Z等于核电荷与电 中性的，可以推算出原子内含 子电荷大小的比值． 有的电子数。科学家们注意到，2子．和原中子子核组的成组的成，：原原子子核核的是电由荷质 各种元素的原子核的电荷数， 数就是核中的质子数．
即原子内的电子数，非常接近 3．原子核的大小：实验确定的原
原子核半径数量级为������������-������������ ������
2
原子的核式结构模型
学习目标 1.了解 α 粒子散射实验器材、 实验原理和实验现象．(重点) 2．知道卢瑟福的原子核式结 构模型的主要内容．(重点、 难点) 3．了解卢瑟福的实验和科学 方法，培养抽象思维能 力．(重点)
知识脉络
构建知识
思考：汤姆孙发现了电子，知道了电 探究：卢瑟福α粒子散射实验