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第三章 原子結構 - Coggle Diagram
第三章 原子結構
物質波
物理量關係
λ = h/p = h/mv = h/√2mK
v=E/h
實驗驗證
達維生-革末
使電子擁有54eV的動能,當電子束射擊表面規則排列的鎳晶體表面,沿不同的散射角度偵測由晶體表面散射的電子束強度。
G.P. 湯姆森
以單一能量的電子束,射透金屬薄膜,在金箔背後之屏上形成繞射條紋。
運動中的粒子都帶有物質波
因為普朗克常數很小,而一般常見的物質粒子動量太大,造成物質波波長太短,無法以儀器測量出來。
性質
粒子性
電子繞射
電子干涉
波動性
物質具質量,運動時具有粒子性
兩種性質不會同時出現在一個物理現象中。
物質波是一種機率波
原子核
內部靠強核力束縛中子或質子
放射性
居禮夫婦發現釷有放射性,並依此性質分離出釙、鐳
拉塞福使放射線通過磁場,確定α射線本質是帶正電的粒子流,β為帶負電的電子流
1896年,貝克勒發現鈾鹽使黑紙包裹的底片感光
一個原子核大約10的-15次方公尺大
半衰期
N=N_0*(1/2)^(t/T)
可延伸至放射性定年法
原子核的數目每隔一定時距,會有半數的原子發生衰變
由質子、中子、電子組成
原子模型
拉塞福
行星原子模型
原子為電中性,所以核帶正電且為質量中心。
α粒子散射實驗
先以α粒子撞擊金箔,再用塗有硫化鋅的螢光片接收散射後的α粒子。
大部分α粒子筆直通過
原子內部之大部分空間是空的。
極少數的α粒子撞擊後偏向角很大
原子內部必有粒子能和α粒子發生強烈作用。
電子受庫侖靜電力繞核作橢圓軌道運動。
原子核與軌道電子間形成電場,故電子無法逃逸原子外。
不足
無法解釋原子的穩定性
如果電荷在原子核周圍作加速運動,必會放出電磁波後墜落在原子核上。但是原子中並沒有發生這樣的情形。
無法解釋原子光譜
電子繞核運動,應該會是連續光譜,但是實際上是不連續光譜。
定態量子化假設:角動量L=rmv=n*h/2π
軌道躍遷假設:能量差E=hf=hc/λ
波耳
氫原子模型
結合拉塞福、巴耳末、普朗克的理論
修正拉塞福星星原子模型,找出電子的運行軌道,解釋氫原子光譜。
穩定態假設:若滿足mvr=n⋅(h/2π),軌道穩定。
頻率假設: 吸收或放出的頻率為v=∆E/h
穩定態物理量量子化
不足
無法對量子化概念提出解釋
只能解釋氫原子或單原子電子。
電子軌道不合理,電子的出現應該是機率,稱作電子雲。
湯姆森
葡萄乾-布丁模型
正電荷均勻分布成球狀,負電荷均勻散佈在球中。