【阅前提示】本篇出自『数理化自学丛书6677版』，此版丛书是“数理化自学丛书编委会”于1963-1966年陆续出版，并于1977年正式再版的基础自学教材，本系列丛书共包含17本，层次大致相当于如今的初高中水平，其最大特点就是可用于“自学”。当然由于本书是大半个世纪前的教材，很多概念已经与如今迥异，因此不建议零基础学生直接拿来自学。不过这套丛书却很适合像我这样已接受过基础教育但却很不扎实的学酥重新自修以查漏补缺。另外，黑字是教材原文，彩字是我写的注解。

【山话嵓语】『数理化自学丛书』其实还有新版，即80年代的改开版，改开版内容较新而且还又增添了25本大学基础自学内容，直接搞出了一套从初中到大学的一条龙数理化自学教材大系列。不过我依然选择6677版，首先是因为6677版保留了很多古早知识，让我终于搞明白了和老工程师交流时遇到的奇特专业术语和计算模式的来由。另外就是6677版的版权风险极小，即使出版社再版也只会再版80年代改开版。我认为6677版不失为一套不错的自学教材，不该被埋没在故纸堆中，是故才打算利用业余时间，将『数理化自学丛书6677版』上传成文字版。 

第八章原子的结构

【山话||  本系列专栏中的力单位达因等于10⁻⁵牛顿；功的单位尔格等于10⁻⁷焦耳；热量的单位卡路里等于4.186焦耳；电荷的单位静库（1库伦=3×10⁹静库）；电势的单位静伏等于300伏特。另外这套老教材中力的单位常用公斤、克等，但如今是不允许的，力是不能使用质量单位的。】

本章提要

1、在克鲁克斯管内从阴极发出的射线叫做阴极射线。阴极射线是一束带负电的粒子流，这种带电粒子就叫做电子。用任何物质作阴极都能产生阴极射线，这一事实表明任何元素的原子中都有电子存在，原子并不是物质存在的最小单元，原子也并不是不可分割的。

2、物质不经照射不断自发地发出射线的现象叫做天然放射现象；物质的这种性质叫做天然放射性；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线以后，它本身就变成具有另一种性质的新元素，这种变化叫做蜕变。各种放射性元素在发出射线后都能蜕变成各种不同的元素，这些事实说明原子并不是不可改变的，原子的结构也并不简单而是十分复杂的。

3、所谓 α 粒子的散射实验，就是利用 α 粒子来冲击原子，从而根据 α 粒子的散射情况来探测原子内部结构的实验。卢瑟福在研究 α 粒子散射实验的基础上提出了原子的核式结构模型，他假设：

        (1)一切原子都是由一个原子核和核外电子所组成的，原子核直径大小的数量级在 10⁻¹² 厘米以下，其体积只占整个原子体积的亿万分之一，在原子核里集中了原子所带的全部正电荷和几乎全部原子的质量；

        (2)原子序数为 Z 的元素，它的原子核所带的电荷为＋Ze，它的核外电子数也等于 Z；

        (3)电子绕着原子核运动，就象行星绕着太阳运行一样，构成一种动的平衡。

4、任何元素都有它自已的独特的明线光谱，在这些光谱中出现的一系列频率不同的明线是从原子内部发射出来的，它的规律性跟原子内部电子的分布情况和运动规律有着密切的联系，因而明线光谱又可称为原子光谱。

        氢原子光谱中，可见部分谱线的波长可用巴耳麦公式表示如下 （n＝3,4,5,6…），式中 B＝3645.6 埃。若以波长的倒数——波数来表征光谱线，巴耳麦公式可以写作 （n＝3,4,5…），式中 R＝4/B＝1.097×10⁵厘米⁻¹  。

5、玻尔在卢瑟福的原子核武结构模型的基础上引用了普朗克的量子概念，提出了两点假设，成功地解释了氢原子光谱：

        (1)电子绕核旋转的轨道并不是任意的，电子只能在核外一定的轨道上旋转，这些可能的轨道的周长和电子的动量的乘积必须等于普朗克常数的整数倍；

        (2)电子在这些可能的轨道上运动时，各具有一定的能童（势能和动能），而并不向四周辐射能量，只有当电子以跳跃的方式从一个轨道跳到另一个轨道上时，才会辐射能量或吸收能量。

6、根据玻尔理论可以推知当电子从离核较远的轨道跳跃到离核较近的轨道上时就要放出能量，即发射光子而形成原子的发射光谱；反过来当电子从离核较近的轨道由于外界的原因跳跃到离核较远的轨道上时就要吸收能量，即吸收光子而形成原子的吸收光谱。电子所发射的或吸收的光子并不决定于电子的能量，而决定于电子在跳跃前后所具有的能量的差。

7、电子在各个可能轨道上所具有的能量是不连续的，这些不连续的能量数值叫做原子的能级。原子的能级通常是以电子伏特表示的。氢原子能级的计算公式是（n＝1,2,3…）。

复习题八

1、为什么说，在 α 粒子的散射实验中，α 粒子的散射显然不是由于原子中电子的作用所引起的？

2、求 α 粒子在距离锰原子核（Z＝25）10⁻¹² 厘米时所受的推斥力等于多少达因？【1.15×10⁷达因】

3、求 α 粒子在距离锰原子核（Z＝25）10⁻¹² 厘米时所具有的电势能等于多少尔格？【1.15×10⁻⁵尔格】

4、在 α 粒子的散射实验中，假设一射在铜箔上的 α 粒子具有动能 7.68 电子伏特。如果有一铜原子核（Z＝29）的位置恰好在 α 粒子的前进方向上，求 α 粒子所能到达的离铜原子核中心的最短距离。【109埃】

5、怎样解释氢原子光谱的规律性？

6、根据玻尔的假设计算氢原子核外电子的 n＝50 可能轨道的半径。【1325埃】

7、一个处于稳定状态的氢原子至少要获得多少电子伏特的能量才可能发出一条巴耳麦线系里的光谱线 Hβ？【12.75电子伏特】

8、核外电子被激发在 n＝4 可能轨道上的氢原子在回到稳定状态的过程中可能发出哪些谱线？有哪几种可能？