《《物质结构与性质》专题1_第一单元_原子结构 第2课时课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《物质结构与性质》专题1_第一单元_原子结构 第2课时课件（17页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第二课时,第一节 原子结构,美丽的激光,五彩缤纷的焰火,能量最低原理、基态与激发态、光谱,1.能量最低原理:,原子的电子排布遵循构造原理使整个原子的能量处于最低状态,2.基态原子与激发态原子,处于最低能量的原子叫基态原子;当基态原子的电子吸收能量后,电子会跃迁到较高能级成为激发态原子。,3.基态、激发态的相互转化与能量转化的关系,基态原子,激发态原子,电子吸收能量（ ）,电子释放能量（ ）,4.光谱与光谱分析:,（1）光谱：,不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱总称原子光谱,（2）光谱分析：,利用原子光谱的特征谱线来鉴定元素,锂、氦、
2、汞的发射与吸收光谱,锂、氦、汞的发射光谱,锂、氦、汞的吸收光谱,科学史话,光谱的提出 1672年，牛顿 “七基色”,英国科学家牛顿在1666年用三棱镜观察光谱，可以说是最早的光谱实验。此后不少科学家从事光谱学方面的研究。,1800年，英国天文学家赫歇尔测量太阳光谱中各部分的热效应，在世界上首次发现了红外线。 1801年里特发现了紫外线。 1802年沃拉斯顿观察到太阳光谱的不连续性，发现中间有多条黑线，这本来是很重要的发现，他却误认为是颜色的分界线。 1803年英国物理学家托马斯杨进行了光的干涉的实验，第一次提供了测定波长的方法。 德国物理学家夫琅和费，重新发现和编绘了太阳光谱图，内有多条黑线（
3、700多条），并对其中的重要黑线用从a到h等字母标记（人称 夫琅和费线），这些黑线后来成为比较不同玻璃材料色散率的标准。这些成果在1814年至1815年间陆续发表。夫琅和费还发明了衍射光栅。开始他用银丝缠在两根螺杆上，做成光栅，后来建造了刻纹机，用金钢石在玻璃上刻痕，做成透射光栅。,光谱仪的发明,科学史话,1859年，本生和基尔霍夫发明了光谱仪。 光谱分析的应用研究是从基尔霍夫和本生开始的。本生是德国汉堡的化学教授。他发明了本生灯，对各种物质在高温火焰中发生的变化很有研究，基尔霍夫是汉堡的物理学教授，对光学熟悉。他们两位合作制成了第一台梭镜光谱仪（分光镜）。 该仪器利用了牛顿1666年首创技术
4、，使光通过三棱镜中，展开成为一道彩虹光带（光谱）。他们用透镜把物质在本生灯燃烧时发出的光线集成一束平行光，通过一条窄缝，再通过三棱镜，用望远镜放大观察所成的光谱。,基尔霍夫和本生发现，每种化学元素燃烧时发出的火焰都有独特的颜色，可以据此加以鉴别。 1860年及1861年他们用光谱仪发现铯和铷。此后借助光谱分析方法研究目光，发现地球上许多元素太阳上也有。 1868年法国天文学家詹森和英国天文学家罗克耶分别用光谱法发现了当时地球上还没有发现的一种元素，他们认为 这是太阳大气中特有的元素，取名氦，即 太阳的意思。这样光谱方法也应用到了天文学方面。,光谱方法研究工作急速的发展，也出现了新的问题，主要问
5、题之一是缺乏足够精度的波长标准，致使观测结果混乱，无法相互交流。 1868年埃斯特朗发表标准太阳光谱图表，记有上千条夫琅和费线的小波长，以10 -8厘米为单位，精确到6位数，为光谱工作者提供了极其有用的资料。为纪念他的突出贡献，10-8 厘米后来就作为埃斯特朗单位，简写作埃（）。十几年后被更为精确的罗兰数据表所代替。 现代光谱仪不用三棱镜而用衍射光栅。这是一种上面刻有千条线的板，把光分开，然后把光谱拍摄或记录下来，再用电子仪器进行分析。光谱仪广泛应用于冶金、地质、环境等各领域。,氢原子光谱的认识 玻尔学说指出原子就象一个微型的太阳系，电子在重核周围的 轨道上旋转。其中一个极其重要的差别就在于经
6、典物理学定律 认为行星轨道的大小可以是任意的，而玻尔假定原子的电子只 能在某些大小确定的轨道上旋转，只有轨道半径使整个原子的 全部角动量是普朗克常数的倍数时才有可能，而中介值则不 行。每个确定的轨道都具有与其相关的确定能量。当一个电子从一个确定的轨道跃迁到另一个确定的轨道时，辐射出来的光的频率就等于能量的变化再除以普朗克常数。 玻尔学说代表着对经典物理学说的一次彻底突破。一些富于想象力的科学家（如爱因斯坦）迅即称颂玻尔的论文是一部杰作，虽然起初有许多其他人对新学说提出了质疑。玻尔学说经受住了关键性的检验，圆满解释了氢原子光谱。长期以来人们就知道氢气遇高温时就开始进行光辐射。但是它辐射的光并不包
7、括所有颜色的光，而只包括某些频率非常固定的光。玻尔原子学说的一个很大的优点在于它从几个简单的假说出发，以惊人的准确性解释了氢原子辐射的所有谱线（颜色）的精确长度。而且玻尔学说预示有更多的谱线存在，这些谱线以前并未观察到，而不久就被实验所证实。此外玻尔原子结构学说第一次明确地解释了原子为什么具有它们所有的体积。由于具备这些令人信服的证据；玻尔学说很快就被公认。1922年，玻尔获得诺贝尔物理奖。,科学史话,玻尔学说虽然成功地解释了只有一个电子的原子（如氢原子）的光谱，但是它不能正确地预示出其它原子的光谱。有些科学家对玻尔学说在解释氢原子方面的绝对成功深受启发，企图对它稍加修正就能解释较重原子的光谱
8、。玻尔首先认识到稍加修正仍无济于事，必须要彻底加以修正。他本人虽有天才却没能找到解决问题的方法。 这个方法终于在1925年被海森堡等人找到了。他们是在1925年着手于这项研究工作的。有趣的是海森堡和大多数对发展新学说有贡献的其他科学家们都在哥本哈根做过研究工作。在那儿他们通过与玻尔开展讨论和相互间的密切影响，无疑会受益匪浅。玻尔本人立即拥护新学说，帮助推进新学说。他对新学说做出了重大的贡献。通过讨论和写作，他促进了新学说的系统化。,虽然玻尔最初的原子结构学说在五十多年前就已被取代，但是他在20世纪仍不愧为是最伟大的人物之一。其理由有几点：第一，他的学说的某些重要方面仍被认为是正确的。例如，他的原子只能存在于某些不连续能级上的观点是所有后来的原子结构学说的一个不可分割的组成部分。第二，即使现代科学家认为玻尔原子图像实际上不正确，它也具有巨大的启发价值。也许所有理由中最重要的是玻尔学说给量子力学发展带来的动力。就算其中有些已被取代，也不难看出他的学说已被历史证明是现代原子学说和以后发展起来的量子力学的起点。,用光谱仪测定氢气放电管发射的氢的发射光谱,
