原子结构和元素周期律.pptx

原子结构和元素周期律;内容提要;量子力学的发展历程;Piccard、Henriot、 Ehrenfest、Herzen、Donder、薛定谔、Verschaffelt、泡利、海森堡、 Fowler、Brillouin 德拜、Knudsen、布拉格、 Kramers、狄拉克、康普顿、德布罗意、波恩、玻尔 朗格缪尔、普朗克、居里、洛仑兹、爱因斯坦、 Langevin、Guye、威尔逊、里查森 ;牛顿Isaac Newton（1642-1727） ;芝诺悖论(佯谬，paradox);基尔霍夫Gustav Kirchhoff（1824-1887） 历史贡献：提出绝对黑体的概念;ρ = f (γ，T);普朗克 Max Planck（1858-1947） 历史贡献：提出能量子假说;1900年，Planck为解释黑体辐射现象，提出了微观世界的一个极重要特征——能量量子化的概念：能量象物质微粒一样是不连续的。能量包含着大量微小分立的能量单位，称为量子(quantum)。不管物质吸收或发射能量，总是吸收或发射相当于量子整数倍的能量。每一个量子的能量与相应电磁波的频率成正比:E=nhv。?;①能量不连续 ②能量与频率γ成正比 E ＝ hγ;爱因斯坦 Albert Einstein（1879-1955） 历史贡献：提出光量子假说;奇妙的光线;;;爱因斯坦认为, 入射光本身的能量也按普朗克方程量子化, 并将这一份份数值为1hv的能量叫光子, 一束光线就是一束光子流. 频率一定的光子其能量都相同, 光的强弱只表明光子的多少, 而与每个光子的能量无关。 爱因斯坦假设光以量子的形式存在， 能量为：E ＝hγ 动量为：p ＝h/γ 光电效应方程;;;;波的微粒性;波尔 Niels Bohr（1885-1962） 历史贡献：提出氢原子模型;;电子;卢瑟福的行星模型;;事实② ：原子光谱是线状光谱而非连续光谱。;真空管通H2;玻尔原子模型的建立;玻尔模型（二个假设）;②轨道能量的假设：电子在轨道之间发生不连续跃迁。 电子在不同轨道之间跃迁时，原子会吸收或辐射出光子。吸收和辐射出光子能量的多少决定于跃迁前后的两个轨道能量之差。;能量的吸收和释放：电子跃迁的能量差表现为线状光谱。 ;成功：解释了 H 及 He+、Li2+、B3+ 的原子光谱 说明了原子的稳定性 对其他发光现象（如Ｘ射线的形成）也能解释 计算氢原子的电离能;Bohr 氢原子理论局限性 只能解释氢原子及一些单电子离子(或称类氢离子，如He+、Li2+、Be2+等)的光谱，而对于这些光谱的精细结构根本无能为力；对于多电子原子，哪怕只有两个电子的He原子，其光谱的计算值与实验结果也有很大出入。说明从宏观到微观物质的运动规律发生了深刻变化，原来适用于宏观物体的运动规律用于微观物体已经失效。 人们开始认识到，从Planck发展到Bohr的这种旧量子论都是在经典物理的基础上加进一些与经典物理不相容的量子化条件，它本身就存在不能自圆其说的内在矛盾。出路在于彻底抛弃经典理论的体系，建立新的理论——量子力学。; 微观粒子包括：电子、质子、中子、原子(分子)等实物微粒。 宏观物体和微观粒子的性质和运动规律不同。不同尺度的研究对象，表现出的个性也会不同。 从另一角度讲，对任何对象的实验研究，都需要实验工具，通过工具(或手段)与对象的相互作用来体现(反馈)研究对象的性质。这种相互作用不可避免地干扰了对象的性质。因此，任何测量结果都是研究对象与测量工具所构成的相互作用体系的综合体现。体系的相互作用越强，这种干扰也越大。对于宏观物体来说，常用的工具(如光照)对其干扰可以忽略不计；但是当对象小至电子等微观粒子时，这种干扰就会非常大，导致其截然不同的特性。;(1) 光的波粒二象性 ? 光的微粒说(corpuscular theory) 17世纪牛顿提出，认为光是一股粒子流。差不多统治了17和18两个世纪。黑体辐射、光电效应、原子光谱等反映光的粒子性。 光的强度： ? ? 光的波动说(undulatory theory) 惠更斯(C. Huygens, 1629-1695)提出，认为光是机械振动在“以太”这种特殊介质中的传播。19世纪以来，随着实验技术水平的提高，光的干涉、衍射和偏振等实验现象表明，光具有波动性，并且光是横波。光不是机械波，而是电磁波。若以?代表电磁波的振幅， 光的强度I为: ;;;路易·雷蒙，第七代布罗意公爵 （Louis Raymond，7e duc de Broglie）;;H+ H H- D H