高中物理選修課件原子的核式結(jié)構(gòu)模型電子的發(fā)現(xiàn)

高中物理選修課件原子的核式結(jié)構(gòu)模型電子的發(fā)現(xiàn)匯報人：XX20XX-01-19目錄CONTENTS原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)原子核式結(jié)構(gòu)模型電子的發(fā)現(xiàn)及性質(zhì)原子光譜與能級躍遷放射性現(xiàn)象與原子核衰變現(xiàn)代物理理論對原子結(jié)構(gòu)認(rèn)識深化01原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)湯姆孫的棗糕模型盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型玻爾的氫原子模型原子結(jié)構(gòu)模型湯姆孫通過對陰極射線的研究，提出了原子的棗糕模型，即原子是一個球體，正電荷均勻分布在整個球內(nèi)，電子像棗糕里的棗子那樣鑲嵌在原子里面。盧瑟福通過α粒子散射實驗，提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型。他認(rèn)為原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里，帶負(fù)電的電子在核外空間里繞著核旋轉(zhuǎn)。玻爾在盧瑟福模型的基礎(chǔ)上，引入了量子化的概念，提出了氫原子的能級結(jié)構(gòu)和躍遷理論，成功地解釋了氫原子光譜的實驗規(guī)律。123能級和能層電子云洪特規(guī)則和泡利原理原子核外電子排布電子云是電子在原子核外空間出現(xiàn)機(jī)會的統(tǒng)計結(jié)果，用圖像表示，看起來像一片云霧。電子云可以表示電子在空間出現(xiàn)的概率分布。在多電子原子中，電子的能量是不相同的。按電子的能量差異，可將核外電子分成不同的能層。通常把能量最低的能層叫做第一層，能量稍高的能層叫做第二層，依此類推。同一能層里電子的能量也可能不同，又將其分成不同的能級。洪特規(guī)則指出，在同一個電子亞層中排布的電子，總是盡先占據(jù)不同的軌道，且自旋方向相同。泡利原理指出，在一個原子軌道里，最多只能容納2個電子，而且它們的自旋方向相反。元素周期表元素周期律元素周期表與元素周期律元素的性質(zhì)隨著原子序數(shù)的遞增而呈現(xiàn)周期性變化的規(guī)律叫做元素周期律。元素周期律主要表現(xiàn)為元素性質(zhì)的周期性變化，如原子半徑、元素的主要化合價、元素的金屬性和非金屬性等。元素周期表是按照元素的原子序數(shù)（即核電荷數(shù)）從小到大的順序排列的。周期表有7個橫行，稱為7個周期；有18個縱列，稱為16個族（其中8、9、10三個縱列合稱為一個族）。02原子核式結(jié)構(gòu)模型實驗現(xiàn)象絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后仍沿原來的方向前進(jìn)，但有少數(shù)α粒子發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn)，并有極少數(shù)α粒子的偏轉(zhuǎn)超過90°，有的甚至幾乎達(dá)到180°而被反彈回來。實驗原理盧瑟福通過α粒子轟擊金箔，觀察α粒子的散射情況，從而推斷原子內(nèi)部的結(jié)構(gòu)。實驗結(jié)論原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子里面很小的區(qū)域內(nèi)，即原子的中心有一個很小的核，叫原子核。盧瑟福α粒子散射實驗?zāi)Ｐ徒⒈R瑟福根據(jù)α粒子散射實驗現(xiàn)象提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型。他認(rèn)為在原子的中心有一個很小的核，叫原子核，原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里，帶負(fù)電的電子在核外空間里繞著核旋轉(zhuǎn)。模型驗證盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型很好地解釋了α粒子散射實驗，并通過其他實驗手段進(jìn)一步得到了驗證。原子核式結(jié)構(gòu)模型建立原子核由質(zhì)子和中子組成，質(zhì)子帶正電，中子不帶電。原子核的組成原子核具有質(zhì)量數(shù)（A）和電荷數(shù)（Z），質(zhì)量數(shù)等于質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)之和，電荷數(shù)等于質(zhì)子數(shù)。原子核的半徑很小，約為原子半徑的萬分之一。原子核的性質(zhì)原子核是穩(wěn)定的，但也有不穩(wěn)定的原子核會自發(fā)地發(fā)生衰變，放出射線并轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N元素的原子核。原子核的穩(wěn)定性原子核內(nèi)部組成及性質(zhì)03電子的發(fā)現(xiàn)及性質(zhì)真空玻璃管，陰極和陽極，熒光屏實驗裝置實驗過程實驗結(jié)果陰極射線在電場和磁場中的偏轉(zhuǎn)陰極射線本質(zhì)為帶負(fù)電的粒子流，即電子030201湯姆生陰極射線實驗質(zhì)量為9.11×10^-31kg，帶負(fù)電，電荷量為1.60×10^-19C電子性質(zhì)遵循牛頓運動定律和電磁場理論運動規(guī)律德布羅意波，波長與動量成反比電子波動性電子性質(zhì)及運動規(guī)律原子結(jié)構(gòu)化學(xué)鍵合電磁輻射物質(zhì)導(dǎo)電性電子在原子中作用01020304電子繞原子核運動，形成電子云電子參與化學(xué)鍵的形成和斷裂電子躍遷產(chǎn)生光子和其他電磁輻射自由電子在導(dǎo)體中定向移動形成電流04原子光譜與能級躍遷原子光譜現(xiàn)象原子在特定條件下會發(fā)射或吸收特定波長的光，形成獨特的光譜。這些光譜反映了原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和能級分布。原子光譜原理原子中的電子在不同能級之間躍遷時會發(fā)射或吸收光子，光子的能量與能級差相等。因此，不同元素或不同狀態(tài)的原子具有不同的能級結(jié)構(gòu)，從而產(chǎn)生不同的光譜。原子光譜現(xiàn)象及原理

能級躍遷理論能級概念原子中的電子在特定的軌道上運動，每個軌道對應(yīng)一個確定的能量值，稱為能級。躍遷規(guī)則電子在不同能級之間的躍遷需要滿足一定的規(guī)則，如選擇定則、角動量守恒等。這些規(guī)則決定了哪些躍遷是允許的，哪些是不允許的。躍遷過程當(dāng)電子從一個能級躍遷到另一個能級時，會發(fā)射或吸收一個光子。光子的能量等于兩個能級之間的能量差。01020304元素鑒定化學(xué)分析天體物理學(xué)精密測量原子光譜應(yīng)用每種元素都有獨特的原子光譜，因此可以通過測量物質(zhì)的光譜來確定其組成元素。原子光譜可以用于研究化學(xué)反應(yīng)過程中物質(zhì)的變化，從而揭示反應(yīng)的機(jī)理和動力學(xué)過程。原子光譜的精確測量可以用于確定基本物理常數(shù)，如光速、普朗克常數(shù)等，以及進(jìn)行時間、長度等精密測量。通過觀測天體發(fā)出的原子光譜，可以了解天體的組成、溫度、密度等物理性質(zhì)，以及天體中的化學(xué)過程和核反應(yīng)等信息。05放射性現(xiàn)象與原子核衰變1896年，法國物理學(xué)家貝克勒爾在研究熒光現(xiàn)象時，意外發(fā)現(xiàn)了鈾鹽的放射性，這是人類首次觀察到的放射性現(xiàn)象。貝克勒爾的發(fā)現(xiàn)隨后，居里夫婦對放射性現(xiàn)象進(jìn)行了深入研究，成功分離出了釙和鐳兩種放射性元素，并因此獲得諾貝爾物理學(xué)獎。居里夫婦的研究放射性是某些原子核自發(fā)地放出射線并轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N原子核的現(xiàn)象，放出的射線包括α射線、β射線和γ射線。放射性的本質(zhì)放射性現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)及研究α衰變β衰變γ衰變衰變規(guī)律原子核衰變類型及規(guī)律原子核放出β粒子（電子）的衰變過程，質(zhì)量數(shù)不變，電荷數(shù)增加1，衰變后產(chǎn)生的新核在元素周期表中的位置后移一位。原子核放出α粒子（氦核）的衰變過程，質(zhì)量數(shù)減少4，電荷數(shù)減少2，衰變后產(chǎn)生的新核在元素周期表中的位置前移兩位。放射性元素的原子核衰變遵循一定的統(tǒng)計規(guī)律，即半衰期規(guī)律。半衰期是指放射性元素原子核數(shù)目減少一半所需的時間，具有統(tǒng)計規(guī)律。原子核放出γ光子（高能光子）的衰變過程，質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)均不變，通常伴隨在α衰變或β衰變之后。01020304醫(yī)學(xué)應(yīng)用工業(yè)應(yīng)用農(nóng)業(yè)應(yīng)用環(huán)境監(jiān)測放射性同位素應(yīng)用放射性同位素在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用，如放射性診斷和治療。通過給患者注射含有放射性同位素的藥物，可以追蹤藥物在體內(nèi)的分布和代謝情況，從而診斷疾病或進(jìn)行治療。在工業(yè)領(lǐng)域，放射性同位素可用于無損檢測、材料分析等方面。例如，利用γ射線探傷儀可以檢測金屬構(gòu)件內(nèi)部的缺陷和裂紋。農(nóng)業(yè)上利用放射性同位素示蹤技術(shù)，研究農(nóng)藥和化肥在土壤中的運移和轉(zhuǎn)化規(guī)律，以及農(nóng)作物的吸收和利用情況，為合理施肥和農(nóng)藥使用提供依據(jù)。放射性同位素還可用于環(huán)境監(jiān)測和治理。例如，通過測量大氣、水體和土壤中的放射性物質(zhì)含量，可以評估環(huán)境污染程度和治理效果。06現(xiàn)代物理理論對原子結(jié)構(gòu)認(rèn)識深化能級與躍遷原子中電子的能量是量子化的，即存在分立的能級。電子在不同能級間躍遷時，會吸收或發(fā)射光子。測不準(zhǔn)原理量子力學(xué)中有一個基本原理是測不準(zhǔn)原理，即無法同時精確測量粒子的位置和動量。波函數(shù)與概率幅量子力學(xué)用波函數(shù)描述微觀粒子狀態(tài)，波函數(shù)的模平方表示粒子在某處出現(xiàn)的概率幅。量子力學(xué)對原子結(jié)構(gòu)描述03高速運動電子相對論效應(yīng)在高速運動的電子中表現(xiàn)明顯，如電子的相對論質(zhì)量增加和時鐘變慢等。01質(zhì)能關(guān)系相對論揭示了質(zhì)量和能量之間的等效性，即著名的質(zhì)能方程E=mc^2。在原子核反應(yīng)中，質(zhì)量虧損會轉(zhuǎn)化為巨大的能量。02電子自旋與磁矩相對論預(yù)言了電子具有自旋和磁矩，這解釋了原子光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)和超精細(xì)結(jié)構(gòu)。相對論對原子結(jié)構(gòu)影響量子電動力學(xué)量子電動力學(xué)是描述電磁場與帶電粒子相互作用的量子理論。它成功解釋了原子光譜、蘭姆移位等現(xiàn)象。密度泛函理論密