第三章原子结构和元素周期表 3.1原子核外电子的运动状态 玻尔的原子结构理论 1913年,丹麦青年物理学家玻尔(N. Bohr)在氢原子光谱和普朗克(M. Planck)量子 理论的基础上提出了如下假设 (1)原子中的电子只能沿着某些特定的、以原子核为中心、半径和能量都确定的轨 道上运动,这些轨道的能量状态不随时间而改变,称为稳定轨道(或定态轨道)。 (2)在一定轨道中运动的电子具有一定的能量,处在稳定轨道中运动的电子,既不 吸收能量,也不发射能量。电子只有从一个轨道跃迁到另一轨道时,才有能量的吸收和 放出。在离核越近的轨道中,电子被原子核束缚越牢,其能量越低;在离核越远的轨道 上,其能量越高。轨道的这些不同的能量状态,称为能级。轨道不同,能级也不同。在 正常状态下,电子尽可能处于离核较近、能量较低的轨道上运动,这时原子所处的状态 称为基态,其余的称为激发态 (3)电子从一个定态轨道跳到另一个定态轨道,在这过程中放出或吸收能量,其频 率与两个定态轨道之间的能量差有关 二、电子的波粒二象性 光的干涉、衍射等现象说明光具有波动性;而光电效应、光的发射、吸收又说明光 具有粒子性。因此光具有波动和粒子两重性,称为光的波粒二象性 光的波粒二象性启发了法国物理学家德布罗意 (de broglie),1924年,他提出了 个大胆的假设:认为微观粒子都具有波粒二象性;也就是说,微观微粒除具有粒子性外, 还具有波的性质,这种波称为德布罗意波或物质波。1927年,德布罗意的假设经电子衍 射实验得到了完全证实。美国物理学家戴维逊(C.J. Davisson)和革末(L.H. Ge rmer)进 行了电子衍射实验,当将一束高速电子流通过镍晶体(作为光栅)而射到荧光屏上时,结 果得到了和光衍射现象相似的一系列明暗交替的衍射环纹,这种现象称为电子衍射。衍 射是一切波动的共同特征,由此充分证明了高速运动的电子流,也具有波粒二象性。除 光子、电子外,其他微观粒子如:质子、中子等也具有波粒二象性。 这种具有波粒二象性的微观粒子,其运动状态和宏观物体的运动状态不同。例如, 导弹、人造卫星等的运动,它在任何瞬间,人们都能根据经典力学理论,准确地同时测 定它的位置和动量;也能精确地预测出它的运行轨道。但是像电子这类微观粒子的运动,1 第三章 原子结构和元素周期表 3.1 原子核外电子的运动状态 一、玻尔的原子结构理论 1913 年，丹麦青年物理学家玻尔(N.Bohhr)在氢原子光谱和普朗克(M.Planck)量子 理论的基础上提出了如下假设： (1)原子中的电子只能沿着某些特定的、以原子核为中心、半径和能量都确定的轨 道上运动，这些轨道的能量状态不随时间而改变，称为稳定轨道(或定态轨道)。 (2)在一定轨道中运动的电子具有一定的能量，处在稳定轨道中运动的电子，既不 吸收能量，也不发射能量。电子只有从一个轨道跃迁到另一轨道时，才有能量的吸收和 放出。在离核越近的轨道中，电子被原子核束缚越牢，其能量越低；在离核越远的轨道 上，其能量越高。轨道的这些不同的能量状态，称为能级。轨道不同，能级也不同。在 正常状态下，电子尽可能处于离核较近、能量较低的轨道上运动，这时原子所处的状态 称为基态，其余的称为激发态。 (3)电子从一个定态轨道跳到另一个定态轨道，在这过程中放出或吸收能量，其频 率与两个定态轨道之间的能量差有关。 二、电子的波粒二象性 光的干涉、衍射等现象说明光具有波动性；而光电效应、光的发射、吸收又说明光 具有粒子性。因此光具有波动和粒子两重性，称为光的波粒二象性。 光的波粒二象性启发了法国物理学家德布罗意(de Broglie)，1924 年，他提出了一 个大胆的假设：认为微观粒子都具有波粒二象性；也就是说，微观微粒除具有粒子性外， 还具有波的性质，这种波称为德布罗意波或物质波。1927 年，德布罗意的假设经电子衍 射实验得到了完全证实。美国物理学家戴维逊(C.J.Davisson)和革末(L.H.Ge rmer) 进 行了电子衍射实验，当将一束高速电子流通过镍晶体(作为光栅)而射到荧光屏上时，结 果得到了和光衍射现象相似的一系列明暗交替的衍射环纹，这种现象称为电子衍射。衍 射是一切波动的共同特征，由此充分证明了高速运动的电子流，也具有波粒二象性。除 光子、电子外，其他微观粒子如：质子、中子等也具有波粒二象性。 这种具有波粒二象性的微观粒子，其运动状态和宏观物体的运动状态不同。例如， 导弹、人造卫星等的运动，它在任何瞬间，人们都能根据经典力学理论，准确地同时测 定它的位置和动量；也能精确地预测出它的运行轨道。但是像电子这类微观粒子的运动