(共17张PPT)
鲁科版
高中物理选修3-5
第二章
原子结构
第一节电子的发现与汤姆孙模型
物质结构的早期探究
汤姆孙阴极射线管实验
汤姆孙原子模型
JJ汤姆孙：
英国物理学家，剑桥大学卡文迪许实验室教授。
测出阴极射线的速度和比荷，即是发现了电子；
于1906年获得诺贝尔物理学奖。
测粒子的速度
测粒子的比荷
qE
=
qvB
实验操作1
受力分析
加上正交的电场和磁场
电场力和磁场力平衡
怎
的
样
速
测
度带
大
电
小
汤姆孙阴极射线管实验
汤姆孙阴极射线管实验
实验操作2
去掉电场，粒子在磁场内运动
受力分析
只受洛伦兹力，做匀速圆周运动
汤姆孙阴极射线管实验
E和B为
已知量
需测R
思考？
怎么测量粒子做
圆周运动的半径？
汤姆孙阴极射线管实验
结论：
美国物理学家密里根通过著名的“油滴实验”
测出阴极射线的电荷量。
汤姆孙发现电子
发现电子的意义：
说明原子具有一定的结构，是由电子和其他物质组成。
激发人们去探索原子内部的奥秘。
思考？
原子内部的结构是怎样的呢？
汤姆孙原子模型
原子带正电的部分充斥整个原子，很小很轻的电子镶嵌在球体的某些固定位置。
原子的葡萄干面包模型：
十九世纪微观世界的三大发现
学到物理探究的一般思路！
总结出测粒子比荷的方法！
微观世界未知而神秘？
原子的内部还有哪些物质？
期待同学们的探索？
气体放电管
在密封的玻璃钢内装上电极并充入气体；
在放电管两级加上电压时，充入的气体就导电、发光、发热。
信息窗
卡文迪许实验室(共13张PPT)
2.2
原子的核式结构模型
汤姆孙的原子模型：
原子是一个球体，正电荷均匀分布在整个球体内，电子镶嵌其中。
汤姆孙的原子模型
枣糕模型
α粒子散射实验
1909～1911年，英国物理学家卢瑟福和他的助手们进行了
粒子散射实验
卢瑟福
著名的
粒子散射实验
实验结果：
绝大多数：沿原方向前进
少数：发生大角度偏转，
极少数：偏角超过900，
甚至被原路弹回
汤姆孙模型预言的α粒子散射实验的结果是怎样的？
汤姆孙模型预言的α粒子散射实验的结果是怎样的？
正电荷在原子内部均匀分布，
α粒子穿过原子时，由于粒子两侧正电荷对它的斥力大部分互相抵消，使α粒子偏转的力不会很大。
结果分析：
电子能否使α粒子大角度偏转？
1微米厚的金箔内含3000层原子层，绝大多数α粒子穿过金箔仍沿原方向前进说明什么？
少数α粒子的大角度偏转甚至反弹是怎么造成的？
原子的核式结构的提出
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．
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：
体育场
原子
原子核
原子核的电荷和大小
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米、原子核半径约是10-14米，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。
【反馈练习】
1、在用α粒子轰击金箔的实验中，卢瑟福观察到的α粒子的运动情况是
A、全部α粒子穿过金属箔后仍按原来的方向前进
B、绝大多数α粒子穿过金属箔后仍按原来的方向
前进，少数发生较大偏转，极少数甚至被弹回
C、少数α粒子穿过金属箔后仍按原来的方向前
进，绝大多数发生较大偏转，甚至被弹回
D、全部α粒子都发生很大偏转
答案：B
2、卢瑟福α粒子散射实验的结果
A、证明了质子的存在
B、证明了原子核是由质子和中子组成的
C、说明原子的全部正电荷和几乎全部质量都
集中在一个很小的核上
D、说明原子的电子只能在某些不连续的轨道
上运动
答案：C
3、当α粒子被重核散射时，如图所示的运动轨迹哪些是不可能存在的
答案：BC(共14张PPT)
2.3
玻尔的原子模型
n=1
n=3
n=4
n=2
按卢瑟福原子结构模型：
电子在原子核外绕原子核
做圆周运动，你会发现什
么问题？
问题
1、原子会发射电磁波(电子做变速运动）
2、电子的能量减小
3、原子发射的电磁波的频率是连续的
4、电子最终将坠毁，原子处在不稳定
状态。
重大发现：
1、原子只能处于一系列能量不连续的状态中。在这些状态中原子是稳定的，电子虽然做变速运动，但并不向外辐射能量，这些状态叫做定态。电子绕原子核做圆周运动，只能处在一些分立的轨道上，它只能在这些轨道上绕核转动而不产生电磁辐射。
发射光子
吸收光子
E2
E1
一、玻尔的原子结构模型：
2、原子从一种定态跃迁到另一定态时，吸收（或辐射）一定频率的光子能量
。例如，原子从定态E2跃迁到定态E1辐射的光子能量为
3、原子的不同能量状态对应于电子的不同运动轨道，原子的能量状态是不连续的，电子不能在任
意半径的轨道上运动。轨道半径r跟电子动量mv的
乘积满足下式
的这些轨道才是可能的。
E1
n=1
E3
n=3
1、能级：氢原子的各个定态的能量值，叫它的能级。
2、基态：在正常状态下，原子处于最低能级，这时电
子在离核最近的轨道上运动，这种定态叫基态。
3、激发态：除基态以外的能量较高的其他能级，
叫做激发态。
4、原子发光现象：原子从较高的激发态向较低的激发态或基态跃迁的过程，是辐射能量的过程，这个能量以光子的形式辐射出去，这就是原子发光现象。不同的能量，发射的光频率也不同，我们就能观察到不同颜色的光。
二、各能级对应的原子状态
三、氢原子的能级图：
－－－－－－－－－－－－－－－－－
１
２
３
４
５
-13.6
-3.4
-1.51
-0.85
-0.54
0
eV
n
E
∞
n=1
n=2
n=3
n=4
n=5
n=
E1=
-13.6ev
E2=
-3.4ev
E3=
-1.5ev
E4=
-0.85ev
原子的跃迁:
例：当氢原子从n=2的能级跃到n=1的能级时,
(1)原子是吸收光子还是辐射光子,
(2)辐射光子的能能量、频率和波长是多少
2、当氢原子从n=3的能级跃到n=1的能级时,能辐射出多少
种的光子，它们的频率是多少
氢原子的光谱图
可见光区
特点
1.几种特定频率的光
2.光谱是分立的亮线
原子光谱
每一种原子都有自己特定的原子光谱，不同原子，其原子光谱均不同
１
２
３
４
-13.6
-3.4
-1.51
-0.85
n
E
eV
氢原子可能辐射几种频率的光子
１
２
３
４
-13.6
-3.4
-1.51
-0.85
n
E
eV
注意区分：一个氢原子和大量氢原子最多释放几种
