第十八章 原子结构详解

原子结构 一、电子的发现 实物图 原理图 实验装置 真空玻璃管、阴极、阳极和感应圈． 实验现象： 感应圈产生的高电压加在两极之间，玻璃管壁上发出荧光 荧光是由于玻璃受到阴极发出的某种射线的撞击而引起的，这种射线命名为阴极射线。 当时对阴极射线本质的认识有两种观点 1.电磁波说，代表人物———赫兹，他认为这种射线是一种电磁辐射． 2.粒子说，代表人物———汤姆逊，他认为这种射线是一种带电粒子流． 阴极射线带电性质的判断方法 方法一：在阴极射线所经区域加上电场，通过打在荧光屏上的亮点的变化和电场的情况确定带电的性质． 方法二：在阴极射线所经区域加一磁场，根据亮点位置的变化和左手定则确定带电的性质． 实验结果 根据阴极射线在电场中和磁场中的偏转情况，判断出阴极射线是粒子流，并且带负电。 汤姆逊胜出！并将该粒子命名为电子。而且汤姆逊又进一步研究了许多新现象，证明了电子是原子的组成部分，是比原子更基本的物质单元。 电子比荷的测量 1．电子比荷的测定方法 根据电场、磁场对电子的偏转测量比荷(或电荷量)，可按以下方法： (1)让电子通过正交的电磁场，如图所示，让其做匀速直线运动，根据二力平衡，即 F洛＝F电 Bqv＝qE 得到电子的运动速度v＝. (2)在其他条件不变的情况下，撤去电场，如图所示，保留磁场让电子在磁场中运动，由洛伦兹力提供向心力，即Bqv＝m，根据轨迹偏转情况，由几何知识求出其半径r，可得 ＝＝ 电子的带电量是有密立根所测得。 油滴实验 油滴实验装置 ①两块水平放置的平行金属板A、B与电源相接，使上板带正电，下板带负电．油滴从喷雾器喷出后，经上面金属板中间的小孔，落到两板之间的匀强电场中。 ②大多数油滴在经过喷雾器喷嘴时，因摩擦而带负电，油滴在电场力、重力和空气阻力的作用下下降．观察者可在强光照射下，借助显微镜进行观察。 实验过程 1.两板间的电势差、两板间的距离都可以直接测得，从而确定极板间的电场强度E。但是由于油滴太小，其质量很难直接测出。密立根通过测量油滴在空气中下落的终极速度来测量油滴的质量。没加电场时，由于空气的黏性，油滴所受的重力大小很快就等于空气给油滴的摩擦力而使油滴匀速下落，可测得速度v1。 ②再加一足够强的电场，使油滴做竖直向上的运动，在油滴以速度v2匀速运动时，油滴所受的静电力与重力、阻力平衡．根据空气阻力遵循的规律，即可求得油滴所带的电荷量． 以上过程只是简单的描述，设计流体力学相关知识点，所以简单了解一下就好了。 (3)结论 带电油滴的电荷量都等于某个最小电荷量的整数倍，从而证实了电荷是量子化的，并求得了其最小值即电子所带的电荷量e。 总结： 1.英国物理学家汤姆孙发现了电子. 2.组成阴极射线的粒子———电子. 3.密立根通过“油滴实验”精确测定了电子电荷量. 二、原子结构 原子结构的发展史是人类对微观世界不断探索的历程，所以先后顺序作为理论题经常在化学和物理中出现，我做一个归纳。 1.道尔顿 英国科学家道尔顿1803年提出了世界上第一个原子。认为原子是一个坚硬的实心小球。 理论 ①原子都是不能再分的粒子；②同种元素的原子的各种性质和质量都相同；③原子是微小的实心球体。 虽然，经过后人证实，这是一个失败的理论模型，但道尔顿第一次将原子从哲学带入化学研究中，明确了今后化学家们努力的方向，化学真正从古老的炼金术中摆脱出来，道尔顿也因此被后人誉为“近代化学之父” 2. 汤姆逊 英国物理学家汤姆逊1904年在发现电子（1897年）的基础上提出了原子是一个带正电荷的球，电子镶嵌在里面，原子好似一块“葡萄干布丁”故名“枣糕模型”或“葡萄干蛋糕模型”；提出第一个存在着亚原子结构的原子模型。 原理 ①电子是平均的分布在整个原子上的，就如同散布在一个均 ... ...