• 电子在不同轨道上的能量大小与其所在的 轨道数有关，内层轨道的能级低，外层轨道 能级高。正常情况下，电子先填满内层轨 道，然后依次向外填充，这时原子处于最低 能量状态（能量最低原理）。
原子结构—波尔的假设
• 当内层轨道电子从外界得到能量时会转移 到能量较高的外层轨道上去,此时的原子处于 不稳定状态(受激态),根据能量最低原理,内层 轨道空位立刻有外层电子填充并释放能量.
— ++
—
• 因此整个原子对外呈现中性。
物质的结构—原子结构回顾
• 原子核比原子要小很多，核半径仅为原子 半径的万分之一到十万分之一，原子核的 几何截面积仅为原子的百亿分之一。
原子结构-- α粒子散射实验
二、原子结构 • 1904年 汤姆逊模型
电子
中子质子
枣糕模型
原子结构-- α粒子散射实验
二、原子结构 • 卢瑟福的α粒子散射实验
α粒子：它带有
两个单位的正
电荷。（也就
是氦原子核）
R
M
F
S
观测α粒子散射的仪器装置示意图
原子结构-- α粒子散射实验
实验结果 • 1、绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿直线前
进； • 2、少数α粒子发生了较小的偏转； • 3、极少数α粒子的偏转超过90°，有的甚
至几乎达到180°而被反弹回来。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 原子结构-- α粒子散射实验
原子结构—波尔提出假设的原因
2. 根据经典电动力学理论，电子放出辐 射的频率应等于绕原子核运动的频率，由 于电子的能量在连续运动中只能逐渐减 少，从而辐射的频率也应该逐渐变化，这 又与实验观察到的线状原子光谱相抵触。
原子结构—波尔的假设
• 为了对上述矛盾作出合理的解释，在原子 的核式模型和原子光谱实验的基础上，波 尔提出了两点基本假设：
放射物理与防护
Radiation physics and protection
放射物理
Radiation physics
防护
protection
物质的结构—原子结构回顾
• 在长期的科学实验过程中，人们一直在探 索物质的基本结构，最终归纳出了近代物 质结构的原子学说，其中内容包括以下几 个方面：
1.物质是由分子组成。 分子是物质能独立存在的最小单元
n=1的状态能量最低也最稳定，称为基态。 n=2的能量状态称为第一激发态， n=3的能量状态称为第二激发态等等。
氢原子轨道及状态的过渡图
电子处于n=1 的量子轨道 时，原子的 状态称为基 态，当吸收 了能量后， 电子就过渡 到n≥2的轨 道，这一过 程称为激发， 原子的这种 状态称为激
发态
原子结构—波尔的假设
物质的结构—氢原子光谱的实验规律
• 氢原子光谱的谱线系可用一个通式表达为：
_
υ = RH 1/K2+1/n2
原子结构—波尔提出假设的原因
• 原子的核模型指出，原子是由带正电荷 的原子核和绕核运动的电子组成的，但这 种模型与经典力学理论有两个尖锐的矛盾：
原子结构—波尔提出假设的原因
1. 绕核运动的电子具有加速度，根据经典 力学理论，做加速运动的带电粒子应自动的 放出辐射，因而电子能量将逐渐减少，电子 会逐渐靠近原子核，最终被原子核吸收，从 而这样的原子应该是不稳定的系统；
1.大多数的α粒子穿过原子时离核较远，受 到的斥力很小，运动方向几乎没有改变。
2.少数α粒子离核的距离稍近，受到斥力发生了 小角度的偏移。
3.极少数α粒子与核十分接近，受到较大斥力， 发生大角度的偏转或是反弹。
原子结构-- α粒子散射实验
• α粒子散射实验的意义 • 汤姆逊模型不能说明实验中大角散射的事
实，从而为卢瑟福提出的原子核式模型提 供了依据。
原子结构-- α粒子散射实验
• 1911年 卢瑟福
核式模型
原子结构-- α粒子散射实验
• 从实验观察到的散射角可以推算出正电体 的大小为 10ˉ15～10ˉ14米，而原子半径是 10ˉ10米，所以称之为原子核 （atomic nucleus）。
原子结构-- α粒子散射实验
原子结构—波尔的假设
1.原子内部存在一系列稳定的能量状态 E1,E2,E3…En,…。当原子处在任一稳定状态 时，电子绕原子核做圆周运动，虽有向心加 速度，却不向外辐射能量。一切能量的改变 都是由于吸收或发出辐射的结果，但是，只 能从一个稳定状态过渡到另一个稳定状态， 而不能任意改变；
原子结构—波尔的假设
• 枣糕模型学说
粒子
原子结构-- α粒子散射实验
？
α粒子
原子结构-- α粒子散射实验
枣糕模型
核式结构模型
原子结构-- α粒子散射实验
α粒子
原子结构-- α粒子散射实验
分析：
α粒子穿过原子时，电子对α粒子运动的 影响很小，影响α粒子运动的主要是带正电 的原子核对其产生的斥力。
原子结构-- α粒子散射实验
2.原子从一能量为En的稳定状态到另一能量 为Ek的稳定状态时，发射（或吸收）具有一 定频率的单色光，其频率为：
•
h为普朗克常数
原子结构—波尔的假设
原子状态
E3
间的跃迁
E2
吸收光子
辐射光子 E1
原子结构—波尔的假设
• 电子在不连续的轨道上运动，原子所具有 的能量也是不连续的，这种不连续的能量 状态称为原子的能级（energy level）。 (P6上的公式1-11)
物质的结构—原子结构回顾
2.分子是由什么组成的？
原子是元素的最小单元， 是用任何化学方法不能分
解的最小粒子。
同种元素的原子具有相同的化学性质，不 同元素的原子的性质不同； 3.分子和原子都处于不停的运动中。
物质的结构—原子结构回顾
一、原子的基本状况 • 目前已知的地球元素有119种。 • 其中93种是地球上天然存在的； • 其中26种是人造元素。
卢瑟福被公认为 是二十世纪最伟大的 实验物理学家，在放 射性和原子结构等方 面，做出重大贡献。
物质的结构—氢原子光谱的实验规律
• 氢原子光谱的实验规律（课下阅读）
原子光谱是原子发射的电磁辐射的强度随 着波长的分布。从氢气放电管可以获得氢 原子光谱。
通过光谱分析，原子光谱是线状光谱，反 映了原子内部结构的规律性。
原子是元素的最小单位，虽然它非常微 小，但是它仍然具有很复杂的结构。
物质的结构—原子结构回顾
• 原子的组成：
原子核: 小而致密。 由中子和质子组成。
电 子: 核外高速绕行。
物质的结构—原子结构回顾
原子核
中子 质子
电子
物质的结构—原子结构回顾
• 原子核带正电荷，核外电子带负电荷。 在正常情况下，