§17-1.原子结构

科学靠两条腿走路,一是理论,一是实验。有时一条腿走在前,有时另一条腿走在前面。但只有使用两条腿,才能前进。—-密立根
1、电子的发现
阴极K,对阴极、阳极A,阴极射线、电子流
比荷 q/m
mp/me=1836
密立根实验的重要发现是电荷是量子化Q=ne
1897年,J.J.湯姆森發現陰極射線是由帶負電的粒子(也就是電子) 所組成。他因這項成就獲頒1906年諾貝爾物理學獎。1927年,G.P.湯姆森和戴維森以電子繞射實驗證實電子具有波動性,因而獲得1937年諾貝爾物理學獎。有趣的是父親發現電子是粒子,而兒子發現電子是波,但因為波粒二象性,所以兩個人都是對的。


2、原子的核式结构模型
薄的金箔也有几千层的原子啊,选择金,除了延展性好,核也比较大
绝大多数阿尔法粒子穿过金箔,基本上仍沿原来的方向前进,但有少数粒子(约八千分之一)发生了大角度偏转,偏转角度甚至大于90°,也就是说他们几乎被“撞了回来”。
卢瑟福的散射实验是测得原子核的大小,并不能测量原子。
3、氢原子光谱
利用光栅和棱镜可以吧光按照波长展开
太阳光谱吸收光谱,不能直接测量地球大气层的成分。
可见光的波长400nm-770nm,能量3.11-1.62ev
氢原子光谱中只有四条在可见光范围内,3-2,4-2,5-2,6-2,都属于巴耳末系。
4、波尔的原子模型
N.Bohr,电子的轨道量子化。电势能,动能,总能量,类比卫星模型。
r1=0.53*10^-10m=0.053nm E1=-13.6ev
能階(energy level)

(氢原子波尔模型$2\pi r=n\frac{h}{mv}$,然后推导出半径、能量与$n^2$反比)(里德常数推导)
$\frac{mv^2}{r}=\frac{ke^2}{r^2}$,$2\pi r=n\frac{h}{mv}$,$r_n=\frac{h^2}{4\pi^2kme^2}\cdot n^2$
$U=-\frac{ke^2}{r}$,$E=-\frac{ke^2}{2r}$,$E_n=-\frac{2\pi^2k^2me^4}{h^2}\cdot \frac{1}{n^2}$

1895年伦琴发现了X射线;1896贝克勒尔发现了元素放射性;1897年汤姆孙发现了电子。19世纪末三大物理发现。

qiutopIA氢原子波尔模型

@qiusir:作为领军的物理学家和卓越的领导者的尼尔斯,儿子获得1975年诺贝尔物理学奖、作为数学家的弟弟是丹麦足球队获得1908年夏季奥运会银牌的主力球员(据说小时候比哥哥还优秀),尼尔斯常客串守门员、大象勋章是丹麦的最高荣誉…

《§17-1.原子结构》有8条评论

  1. 有题目直接问第二能级到第一能级动能变化量的,可以口答的但…
    下面这个也让学生不适应。

    第一激发态的细节也是坏啊,好在选项都是负的。

    回复
  2. 今天有家长向我征求孩子竞赛的看法…
    后来竟然说和我说话紧张,尽管我自诩社恐但不曾紧张过,另,我对不熟悉的人应该表现的挺温和的,学生怕倒是能理解。
    另,让我想不到的是,还说,看过我所有她能看到的文字…哈哈哈

    回复
  3. 有题目直接问第二能级到第一能级动能变化量的,可以口答的但…
    下面这个也让学生不适应。

    第一激发态的细节也是坏啊,好在选项都是负的。

    回复
  4. 一、$\gamma$射线,作为电磁波普的天花板,是原子核内部的“核海啸”。当一个原子核经历了放射性衰变,产生的新核往往并不处于基态,而是处于一个能量较高的激发态。(原子核也有能级)由于原子核内部的核力远大于电磁作用力,释放出的光子能量通常在10KeV到几MeV之间。
    二、伦琴射线,原子内层电子的大地震。最内层的电子被外来的高能粒子撞飞后(如 K层、$n=1$ 或 L层、$n=2$)),外层,甚至是原子最外层电子会跨越万丈深渊,直接填补到这个极深的空位中。重原子,比如钨、金更容易产生伽马射线,因为电荷多,对内层电子束缚打,能级深坑更深。
    (划分伽马射线和伦琴射线的标准不是能量高低,而是产生机制。存在能量低于伦琴射线的伽马射线)
    三、紫外线,以氢原子为例(赖曼系),电子只要是从 $n \ge 2$ 的任何轨道跳回 $n=1$,产生的都是紫外线。可见光,外层电子向中间能级(如氢原子的 $n=2$ 层,即巴耳末系)跃迁。红外线,高能级之间的跃迁,或者是分子的能级变动。
    四、无线电通常不再源于原子内部的能级跃迁,额而是宏观电荷的运动。无线电频率非常低,能量非常微小,很难找到两个能级差如此小,即便存在,也会被周围环境的热噪声淹没。
    无线电波主要是通过LC电磁振荡和天线产生,加速运动的电荷会向外辐射电磁波。

    尺度级别,对应空间,典型波段,物理本质
    宏观尺度,导线/天线 ($10^{-2}\text{m}$级),无线电波,自由电子集体振荡
    分子尺度,分子键 ($10^{-9}\text{m}$级),红外线,分子振动与转动
    原子尺度,外层电子 ($10^{-10}\text{m}$级),可见光、紫外线,外层电子能级跃迁
    深层原子,内层电子 ($10^{-11}\text{m}$级),X 射线,内层电子空位填充
    核尺度,原子核内部 ($10^{-15}\text{m}$级),γ 射线,核子能级跃迁

    回复

发表评论