【閱前提示】本篇出自『數(shù)理化自學(xué)叢書6677版』，此版叢書是“數(shù)理化自學(xué)叢書編委會”于1963-1966年陸續(xù)出版，并于1977年正式再版的基礎(chǔ)自學(xué)教材，本系列叢書共包含17本，層次大致相當(dāng)于如今的初高中水平，其最大特點就是可用于“自學(xué)”。當(dāng)然由于本書是大半個世紀(jì)前的教材，很多概念已經(jīng)與如今迥異，因此不建議零基礎(chǔ)學(xué)生直接拿來自學(xué)。不過這套叢書卻很適合像我這樣已接受過基礎(chǔ)教育但卻很不扎實的學(xué)酥重新自修以查漏補缺。另外，黑字是教材原文，彩字是我寫的注解。

【山話嵓語】『數(shù)理化自學(xué)叢書』其實還有新版，即80年代的改開版，改開版內(nèi)容較新而且還又增添了25本大學(xué)基礎(chǔ)自學(xué)內(nèi)容，直接搞出了一套從初中到大學(xué)的一條龍數(shù)理化自學(xué)教材大系列。不過我依然選擇6677版，首先是因為6677版保留了很多古早知識，讓我終于搞明白了和老工程師交流時遇到的奇特專業(yè)術(shù)語和計算模式的來由。另外就是6677版的版權(quán)風(fēng)險極小，即使出版社再版也只會再版80年代改開版。我認(rèn)為6677版不失為一套不錯的自學(xué)教材，不該被埋沒在故紙堆中，是故才打算利用業(yè)余時間，將『數(shù)理化自學(xué)叢書6677版』上傳成文字版。?

第八章原子的結(jié)構(gòu)

【山話||? 本系列專欄中的力單位達(dá)因等于10??牛頓；功的單位爾格等于10??焦耳；熱量的單位卡路里等于4.186焦耳；電荷的單位靜庫（1庫倫=3×10?靜庫）；電勢的單位靜伏等于300伏特。另外這套老教材中力的單位常用公斤、克等，但如今是不允許的，力是不能使用質(zhì)量單位的。】

本章提要

1、在克魯克斯管內(nèi)從陰極發(fā)出的射線叫做陰極射線。陰極射線是一束帶負(fù)電的粒子流，這種帶電粒子就叫做電子。用任何物質(zhì)作陰極都能產(chǎn)生陰極射線，這一事實表明任何元素的原子中都有電子存在，原子并不是物質(zhì)存在的最小單元，原子也并不是不可分割的。

2、物質(zhì)不經(jīng)照射不斷自發(fā)地發(fā)出射線的現(xiàn)象叫做天然放射現(xiàn)象；物質(zhì)的這種性質(zhì)叫做天然放射性；具有天然放射性的元素叫做放射性元素。放射性元素在放出射線以后，它本身就變成具有另一種性質(zhì)的新元素，這種變化叫做蛻變。各種放射性元素在發(fā)出射線后都能蛻變成各種不同的元素，這些事實說明原子并不是不可改變的，原子的結(jié)構(gòu)也并不簡單而是十分復(fù)雜的。

3、所謂 α 粒子的散射實驗，就是利用?α?粒子來沖擊原子，從而根據(jù)?α?粒子的散射情況來探測原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的實驗。盧瑟福在研究?α?粒子散射實驗的基礎(chǔ)上提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，他假設(shè)：

????????(1)一切原子都是由一個原子核和核外電子所組成的，原子核直徑大小的數(shù)量級在 10?12 厘米以下，其體積只占整個原子體積的億萬分之一，在原子核里集中了原子所帶的全部正電荷和幾乎全部原子的質(zhì)量；

????????(2)原子序數(shù)為 Z 的元素，它的原子核所帶的電荷為＋Ze，它的核外電子數(shù)也等于 Z；

????????(3)電子繞著原子核運動，就象行星繞著太陽運行一樣，構(gòu)成一種動的平衡。

4、任何元素都有它自已的獨特的明線光譜，在這些光譜中出現(xiàn)的一系列頻率不同的明線是從原子內(nèi)部發(fā)射出來的，它的規(guī)律性跟原子內(nèi)部電子的分布情況和運動規(guī)律有著密切的聯(lián)系，因而明線光譜又可稱為原子光譜。

????????氫原子光譜中，可見部分譜線的波長可用巴耳麥公式表示如下?（n＝3,4,5,6…），式中 B＝3645.6 埃。若以波長的倒數(shù)——波數(shù)來表征光譜線，巴耳麥公式可以寫作?（n＝3,4,5…），式中 R＝4/B＝1.097×10?厘米?1? 。

5、玻爾在盧瑟福的原子核武結(jié)構(gòu)模型的基礎(chǔ)上引用了普朗克的量子概念，提出了兩點假設(shè)，成功地解釋了氫原子光譜：

????????(1)電子繞核旋轉(zhuǎn)的軌道并不是任意的，電子只能在核外一定的軌道上旋轉(zhuǎn)，這些可能的軌道的周長和電子的動量的乘積必須等于普朗克常數(shù)的整數(shù)倍；

????????(2)電子在這些可能的軌道上運動時，各具有一定的能童（勢能和動能），而并不向四周輻射能量，只有當(dāng)電子以跳躍的方式從一個軌道跳到另一個軌道上時，才會輻射能量或吸收能量。

6、根據(jù)玻爾理論可以推知當(dāng)電子從離核較遠(yuǎn)的軌道跳躍到離核較近的軌道上時就要放出能量，即發(fā)射光子而形成原子的發(fā)射光譜；反過來當(dāng)電子從離核較近的軌道由于外界的原因跳躍到離核較遠(yuǎn)的軌道上時就要吸收能量，即吸收光子而形成原子的吸收光譜。電子所發(fā)射的或吸收的光子并不決定于電子的能量，而決定于電子在跳躍前后所具有的能量的差。

7、電子在各個可能軌道上所具有的能量是不連續(xù)的，這些不連續(xù)的能量數(shù)值叫做原子的能級。原子的能級通常是以電子伏特表示的。氫原子能級的計算公式是（n＝1,2,3…）。

復(fù)習(xí)題八

1、為什么說，在?α?粒子的散射實驗中，α?粒子的散射顯然不是由于原子中電子的作用所引起的？

2、求?α?粒子在距離錳原子核（Z＝25）10?12 厘米時所受的推斥力等于多少達(dá)因？【1.15×10?達(dá)因】

3、求?α?粒子在距離錳原子核（Z＝25）10?12?厘米時所具有的電勢能等于多少爾格？【1.15×10??爾格】

4、在?α?粒子的散射實驗中，假設(shè)一射在銅箔上的?α?粒子具有動能 7.68 電子伏特。如果有一銅原子核（Z＝29）的位置恰好在?α?粒子的前進(jìn)方向上，求?α?粒子所能到達(dá)的離銅原子核中心的最短距離?！?09埃】

5、怎樣解釋氫原子光譜的規(guī)律性？

6、根據(jù)玻爾的假設(shè)計算氫原子核外電子的 n＝50 可能軌道的半徑?！?325?！?/p>

7、一個處于穩(wěn)定狀態(tài)的氫原子至少要獲得多少電子伏特的能量才可能發(fā)出一條巴耳麥線系里的光譜線 Hβ？【12.75電子伏特】

8、核外電子被激發(fā)在 n＝4 可能軌道上的氫原子在回到穩(wěn)定狀態(tài)的過程中可能發(fā)出哪些譜線？有哪幾種可能？