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《原子的核式结构》ppt课件•引言•卢瑟福的原子核式结构模型•玻尔的原子模型•量子力学对原子结构的描述•现代原子结构模型•原子的核式结构的应用01引言原子结构研究的历史背景19世纪末,科学家开1911年,卢瑟福提始对原子结构进行探出原子的核式结构模索型1909年,卢瑟福通过实验发现原子核的存在原子结构研究的重要性原子结构是物质的基础,了解原子结构研究对于化学、物理、原子结构研究有助于推动科技原子结构有助于理解物质性质材料科学等领域的发展具有重的发展和人类社会的进步和变化要意义02卢瑟福的原子核式结构模型原子核式结构模型的提1911年,卢瑟福根据α粒子散射实验,提出了原子的核式结构模型,即原子由原子核和核外电子构成,原子核位于原子中心,电子绕原子核旋转卢瑟福提出这一模型的目的是为了解释α粒子散射实验的结果,探究原子的内部结构原子核式结构模型的实验依据α粒子散射实验1909年,卢瑟福和助手盖革、马斯登在卡文迪许实验室进行了一项实验,即用α粒子轰击薄金箔,发现绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进,但有少数α粒子发生了较大的偏转,并且有极少数α粒子的偏转超过90°,有的甚至几乎达到180°,像是被弹了回来这一实验结果表明,绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进,说明原子内部大部分是空的;有少数α粒子发生了较大的偏转,说明原子内部存在带正电的物质;极少数α粒子的偏转超过90°,有的甚至几乎达到180°,说明原子内部存在一个集中全部正电荷和几乎所有质量的核心原子核式结构模型的理论解释•原子核式结构模型的理论解释是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里绕着核旋转这一理论解释能够很好地解释α粒子散射实验的结果03玻尔的原子模型玻尔的原子模型的基本假设原子中的电子只能存在于具有一定能原子中的电子在圆形轨道上绕原子核级的轨道上,这些轨道可以看作是电运动,电子绕核运动的轨道是定态,子运动的圆形轨道,并且电子只能在即电子在原子中的运动状态是稳定的这些轨道上运动当电子从一个定态轨道跃迁到另一个定态轨道时,会吸收或发射一定频率的光子,光子的能量等于两个定态的能级差玻尔的原子模型的实验依据氢原子光谱线的观察和分析通过观察和分析氢原子光谱线,发现它们呈现特定的线状结构,并且这些光谱线具有特定的频率和波长电子的发现电子是原子的基本组成部分之一,它的存在和运动方式对原子的性质和行为起着决定性的作用光电效应实验光电效应实验表明,光子可以与电子相互作用,使电子从原子中逸出,从而产生电流玻尔的原子模型的理论解释定态和跃迁能级和能级差角动量和量子数在玻尔的原子模型中,电子在原原子中的电子只能存在于具有一在玻尔的原子模型中,电子绕核子中的运动状态被称为定态,当定能级的轨道上,不同能级之间运动的角动量与量子数相关,不电子从一个定态跃迁到另一个定的能级差决定了光子的频率和波同的量子数对应不同的能级和轨态时,会吸收或发射一定频率的长道半径光子04量子力学对原子结构的描述量子力学的基本原理010203量子化原理测不准原理波粒二象性微观粒子的能量、角动量微观粒子的位置和动量不微观粒子具有波粒二象性,等物理量只能取分立的值,可同时被精确测量,即测即同时具有波动和粒子的即量子化不准关系性质量子力学对原子结构的描述原子核和电子的分布量子力学描述了原子核和电子在空间的分布,即波函数电子的能级量子力学计算出电子在不同能级上的分布,以及能级之间的跃迁电子的自旋量子力学引入了电子自旋的概念,解释了电子的磁矩和磁性量子力学对原子结构的计算方法薛定谔方程变分法密度泛函理论描述微观粒子运动的偏微通过变分法对薛定谔方程一种计算电子结构的方法,分方程,用于计算波函数进行求解,得到波函数和可以计算分子的性质和反和能量本征值能量本征值应活性等05现代原子结构模型电子云模型电子云模型描述了电子在原子核电子云模型可以解释电子的某些电子云模型是基于量子力学原理,周围的概率分布,而不是确定的特性,如自旋和磁矩通过复杂的数学计算得到的结果位置波函数模型波函数模型描述了电子在原子核周围的波动行为波函数模型可以预测电子在原子核周围的行为,以及与其他粒子的相互作用波函数模型是量子力学的基本概念之一,对于理解原子结构和化学键的本质非常重要量子化学计算方法量子化学计算方法是一种基于量量子化学计算方法可以模拟分子目前常用的量子化学计算方法包子力学原理的计算方法,用于研的电子结构和化学键的性质,以括从头计算方法和密度泛函理论究分子和材料的结构和性质及分子的振动和转动光谱等性质等06原子的核式结构的应用在材料科学中的应用原子核式结构理论为材料科学提供了原子层面的理解,有助于预测和解释材料的性质和行为利用原子核式结构理论,可以设计新型材料,优化材料的性能,如强度、导电性、耐腐蚀性等通过研究原子在材料中的排列和相互作用,可以深入了解材料的力学、热学、光学等性质,为新材料的研发和应用提供理论支持在能源科学中的应用原子核式结构理论对于理解能源的转化和利用具有重要意义,如太阳能电池、燃料电池等原子核式结构理论有助于设计和优化能源转化和存储材料,提高能源利用效率和存储容量通过研究原子在能源材料中的行为和相互作用,可以深入了解材料的电化学、光电化学等性质,为新能源技术的研发和应用提供理论支持在生命科学中的应用原子核式结构理论对于理解生物分子的原子核式结构理论有助于设计和优化药通过研究生物分子中原子的排列和相互结构和功能具有重要意义,如蛋白质、物分子,提高药物的疗效和降低副作用作用,可以深入了解生物分子的生物活核酸等性和功能,为生物医学研究和治疗提供理论支持THANKS感谢观看。