夜雨聆风
第一节 原子的结构
［学习目标］1.了解α粒子散射实验现象以及卢瑟福原子核式结构模型的主要内容(重点)。2.了解氢原子的光谱的实验规律，知道氢原子光谱分立的特点。3.知道玻尔原子理论的主要内容，了解能级跃迁、轨道和能量量子化以及基态、激发态等概念(重难点)。
一、原子核式结构的提出
1.电子的发现：在气体电离和光电效应实验现象中发现了电子。
2.J.J.汤姆孙的原子结构模型：原子是一个球体，正电荷地分布在其中，质量很小的电子镶嵌其中，被形象称为“枣糕模型”或“葡萄干布丁模型”。
3.α粒子散射实验
(1)物理学家指导他的助手进行了α粒子散射实验。
(2)如图所示，α粒子散射实验装置由α粒子源、、显微镜等几部分组成，实验时从α粒子源到荧光屏这段路程应处于中。
(3)实验现象：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α粒子的偏转超过了90°，有的甚至达到了180°。
4.核式结构模型：原子的中心有一个带正电的很小的原子核，它几乎集中了原子的全部质量，而电子则在核外空间绕原子核旋转。
5.原子的大小：原子半径的数量级大约是 m，而原子核半径的数量级为10-15~10-14 m，仅相当于原子半径的万分之一。
1.按照J.J.汤姆孙的原子模型，正电荷均匀分布在整个原子球体内。α粒子穿过金箔，受到电荷的作用力后，沿哪些方向前进的可能性较大？最不可能沿哪些方向前进？
2.α粒子在飞行过程中碰到电子，其运动情况会发生什么变化？少数α粒子发生大角度偏转的原因是什么？
例1关于卢瑟福α粒子散射实验现象及分析，下列说法正确的是( )
A.原子的质量几乎全部集中在原子核内
B.绝大多数α粒子在实验中几乎不偏转，是因为原子核质量很大
C.使α粒子产生大角度偏转的作用力，是电子对α粒子的库仑斥力
D.使α粒子产生大角度偏转的作用力，是原子核对α粒子的万有引力
二、氢原子光谱
如图所示为氢原子的光谱。
仔细观察，氢原子光谱具有什么特点？
1.原子光谱：某种的气体通电后可以发光并产生的光谱。
2.不同的原子发光产生的光谱不同，每一种原子都有自己的特征谱线。
3.经典理论的困难：经典物理学无法解释原子的，也无法解释氢原子光谱是的。
例2关于原子光谱，下列说法不正确的是( )
A.原子光谱是分立的
B.由于原子都是由原子核和电子组成的，所以各种原子的光谱是相同的
C.由于不同原子的结构不同，所以不同原子的光谱也不相同
D.分析物质发光的光谱，可以鉴别物质含有哪些元素
三、原子的能级结构
1.轨道量子化
(1)电子绕原子核运动的轨道半径是的，电子只能在某些的轨道上运动。
(2)氢原子的电子轨道最小半径为r1=0.053 nm，其余轨道半径满足rn=n2r1，式中n称为量子数，对应不同的轨道，只能取正整数。
2.能级：当电子在不同的轨道上运动时，原子处于不同的状态，具有不同的能量。这些分立的被称为原子的能级。
3.跃迁：原子从一个能级变化到能级的过程叫作跃迁。
处于激发态的原子是不稳定的，它会自发地向较低能级跃迁，跃迁时释放出来的能量以形式向外辐射，辐射出的光子的能量等于两能级间的能量差，即hν=。
氢原子能级图(如图所示)
4.基态与激发态：
(1)基态：氢原子处于的能级E1(n=1)，这个最低能级对应的状态称为基态。选取电子处于无穷远处时氢原子的能量为零，则氢原子各能级的能量为负值，其中，氢原子在基态时的能量为 eV。
(2)激发态：当电子受到外界激发时，可从外界能量，并从基态跃迁到的能级E2，E3，…上，这些能级对应的状态称为激发态。氢原子各能级的关系为：En=
E1(E1=-13.6 eV，n=1，2，3，…)。
5.玻尔理论的局限性
玻尔的原子理论成功地解释了氢原子光谱的实验规律，但对于稍微复杂一点的原子例如氦原子，就无法解释它的光谱现象。玻尔理论的局限性在于保留了的观念，把电子的运动仍然看做为经典理论下的运动。
(1)电子吸收某种频率条件的光子时会从较低的能量状态跃迁到较高的能量状态。()
(2)原子从高能级向低能级跃迁时辐射任意频率的光子。()
(3)原子吸收光子后从低能级向高能级跃迁，从较高能级跃迁到较低能级会放出光子。()
(4)核外电子运动轨道半径可取任意值。()
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