关于[化学概论——原子结构（二）]的字幕: 段落(1):好 我们现在就得 段落(2):不能光说物理 段落(3):那它跟我们化学有些什么关系呢 段落(4):好 玻尔 物理学 段落(5):就说物理学家 段落(6):丹麦的物理学家玻尔 段落(7):卢瑟福你提出了原子行星模型 段落(8):说原子核外 段落(9):电子是绕着原子核这样运动的 段落(10):那么普朗克你提出了 段落(11):在物理学上提出了量子的概念 段落(12):那么现在这个电子 段落(13):在原子核外到底怎么运动呢 段落(14):玻尔把这两点结合在一块 段落(15):也就是说 他把量子化的概念 段落(16):首次应用到咱们化学上来 段落(17):说原子中的电子 段落(18):它在核外的运动的轨道 段落(19):不是说随随便便 段落(20):什么轨道都行的 段落(21):是什么样的轨道 段落(22):有一定量子化的轨道 段落(23):什么叫量子化条件的轨道呢 段落(24):那就说原子核外这轨道 段落(25):离核远近是有一定距离的 段落(26):那么它这个n 段落(27):可以等于1 2 3 4 段落(28):随着这个n数的增加 段落(29):那么离核越远 能量越高 段落(30):那么这是玻尔的这个观点 段落(31):当时叫做玻尔假说 段落(32):他的一个假想 段落(33):那么假想通过实践证明之后 段落(34):成了理论 成了玻尔理论 段落(35):那么当然 段落(36):玻尔做这个工作的时候 段落(37):我们看 段落(38):他说电子在一个轨道中 段落(39):运动的角动量 段落(40):必须是2π\h的一个整倍数 段落(41):这就是我们说的量子化 段落(42):按着一个基本的量翻倍 段落(43):在变化 这就是量子化 段落(44):好 那么就说 段落(45):玻尔理论你们中学也学过 段落(46):我们不详细地讲 段落(47):不详细地再重复它了 段落(48):那么根据玻尔的这种 段落(49):他把量子化的概念 段落(50):引入到卢瑟福的 段落(51):原子行星模型当中来之后 段落(52):那么他解决了什么问题呢 段落(53):玻尔根据量子化的条件 段落(54):还根据经典力学的原理 段落(55):记住 我这所说的经典力学 段落(56):就是宏观的 段落(57):你们中学所学的物理学 段落(58):力学这都是经典的 段落(59):宏观世界的东西 段落(60):量子化是微观世界的东西 段落(61):他把这两个结合起来 段落(62):他就计算了 段落(63):电子在原子核外所运动的 段落(64):这个轨道半径 段落(65):也就是说什么呢 段落(66):从原子核到它运动的这个轨道 段落(67):这个半径是多少 段落(68):这个能量是多少 段落(69):大家看我这给出了几个 段落(70):当n等于1的时候 段落(71):2的时候 3的时候 段落(72):它所计算出来的这个半径 段落(73):就说电子在原子核外 段落(74):这个半径是多少 段落(75):我们看这个半径 段落(76):是在不断增大的 段落(77):那么你看 段落(78):这就是它的量子化的条件 段落(79):它是一个基本的 段落(80):52.9pm的一个倍数 段落(81):一个倍数 段落(82):那么当然这个能量的变化 段落(83):你看 它也是按照量子化的条件 段落(84):在有一个倍数在变化 段落(85):好 那么这些 段落(86):主要我们是想说明什么问题 段落(87):我们看 玻尔计算出来 段落(88):原子核外 在n等于1的时候 段落(89):这个半径是多少呢 52.9 段落(90):我们现在把它 段落(91):就是近似成53个pm 段落(92):这是玻尔在当时他那种情况下 段落(93):他首次用量子化的条件 段落(94):计算出来的 段落(95):原子核外n等于1的时候 段落(96):也就是氢原子 段落(97):核外就一个电子 段落(98):那么这一个电子 段落(99):它绕着原子核运动的时候 段落(100):这个半径是多少呢 段落(101):52.9pm 段落(102):这叫玻尔半径 段落(103):我为什么特别强调它呢 段落(104):一会我们后边有 段落(105):我们后来的发展科学的办法 段落(106):计算出来的半径 段落(107):跟玻尔当时计算出来半径 段落(108):是一模一样的 段落(109):所以这说明玻尔的先进性 段落(110):他当时能做到这点是很不简单的 段落(111):因为他首次把量子化的条件 段落(112):用到我们这个原子的结构当中来 段落(113):所以玻尔的假说 段落(114):他成功了 段落(115):因此后来成了玻尔理论 段落(116):他成功在哪呢 段落(117):为什么激发态的原子会发射出光 段落(118):因为它量子化的轨道 段落(119):n等于1 2 3 4 段落(120):那么轨道之间它是有距离的 段落(121):你在能量越高的轨道上 段落(122):也就说n值越大的轨道上 段落(123):能量越高 你不稳定 段落(124):你一跳回到基层的轨道上来 段落(125):你多余的能量 段落(126):就以光的形式发射出来了 段落(127):他解释了这个问题 段落(128):因为你是量子化的 段落(129):所以你氢光谱怎么样 段落(130):氢原子光谱 段落(131):你才是线状的 段落(132):你不是连续光谱 段落(133):因为你n等于1 2 3 4 段落(134):你这轨道能量不同 段落(135):所以你是线状光谱 段落(136):而且 玻尔用他的这个方法 段落(137):计算出来的这个里德堡常数 段落(138):跟里德堡那个公式 段落(139):里德堡当时找的那个常数 段落(140):那是个经验常数 段落(141):是人为的 凑的 段落(142):玻尔后来计算出来的 段落(143):居然能够跟它那个完全地吻合 段落(144):所以这也说明 段落(145):玻尔理论的正确性 段落(146):而且玻尔首次提出来了 段落(147):这个n 段落(148):也就是n等于1 2 3 4 段落(149):一直下去 这个正整数 段落(150):这个n是能级 段落(151):这个n值越高能量越高 段落(152):也就离原子核越远 能量越高 段落(153):首次提出了能级的概念 段落(154):所以这是初步的 段落(155):原子结构的理论的模型 段落(156):这个玻尔是做出了很大的贡献的 段落(157):但是玻尔也有他的缺陷 段落(158):他是在经典力学的基础上 段落(159):跟量子化结合 段落(160):量子是什么呢 是微观的 段落(161):它是微观的跟宏观的 段落(162):两个结合在一块 段落(163):它还没有完全摆脱什么呢 段落(164):就是说经典物理的这种束缚 段落(165):但是在当时的那种情况下 段落(166):玻尔能做到这点 段落(167):已经是非常了不起了 段落(168):在当时是不可能就说完全 段落(169):做得那么正确的 段落(170):所以这一点来说 段落(171):这是当时历史条件所限 段落(172):另外 我们看到那个氢原子光谱 段落(173):大家看到是线状光谱 一条线 段落(174):那么在精细的光谱 段落(175):在后来人们仪器发展 段落(176):人们能测出来这条光谱 段落(177):这条谱线 它不是一条线 段落(178):它是两条挨得特别近的线 段落(179):两条挨得特别近的线组成的 段落(180):因为你当时仪器测试 段落(181):我们没有那么精确的时候 段落(182):我们看到的是一条线 段落(183):后来我们有了精细 段落(184):能够测得精细光谱之后 段落(185):发现那条线是两条线组成的 段落(186):但是它挨得特别近 段落(187):那么这个玻尔这个理论 段落(188):他解释不了这点 段落(189):这是什么呢 段落(190):这就是多电子原子的光谱 段落(191):和氢光谱的精细结构 段落(192):这个在当时来说 段落(193):玻尔是不可能解决的 段落(194):这不是他的能力问题 段落(195):是当时条件所限 段落(196):历史的发展还没有到那种程度 段落(197):好 那么我们前边讲了这些 段落(198):大家多多少少都知道 段落(199):在中学都接触过 段落(200):了解过一些 段落(201):可能了解的不是那么全 段落(202):好 那么你们在物理里边 段落(203):你们就学过 光是一种波 段落(204):这个图你看 段落(205):光它是传播的时候 段落(206):它是有波峰波谷的 段落(207):它是这么传播 段落(208):它是以波的形式传播的 段落(209):那么电子 这个光的衍射实验 段落(210):光电效应 说明了什么呢 段落(211):说明了光具有粒子性 段落(212):所以这个光具有波动性 段落(213):还有粒子性 段落(214):那么这个时候 段落(215):在1924年的时候 段落(216):法国有个年轻的物理学家 段落(217):叫做德布罗意 段落(218):他在光的波粒二象性的启发下 段落(219):因为光是波 大家早就知道了 段落(220):那么光有粒子性 段落(221):爱因斯坦又给解释了光电效应 段落(222):证明了光有粒子性 段落(223):这个时候 这个德布罗意就想 段落(224):你光是由小光子组成的 段落(225):那电子也不大 电子也很小 段落(226):但是它是就说是物质 段落(227):是原子核外的微粒 是粒子 段落(228):那么这个电子 段落(229):是不是也应该具有波粒二象性呢 段落(230):他就提出了假设 段落(231):他就预言了 段落(232):电子的波粒二象性的这个公式 段落(233):这是1924年 段落(234):很快 德布罗意的这个想法 段落(235):就实现了 段落(236):1927年的时候 段落(237):有人就把这个电子像光一样 段落(238):也让它通过狭缝 段落(239):就发现电子怎么样 段落(240):跟这个光一样 段落(241):也能发生衍射 段落(242):那说明你这个粒子 段落(243):你这个微粒 段落(244):电子这个微粒怎么样 段落(245):也具有波动性 段落(246):所以大家看这两个图 段落(247):这是电子流 这是光 段落(248):光能够发生衍射环 段落(249):这是正常的 人家是波吗 段落(250):现在你这个电子流 段落(251):也同样去能够得到衍射的环纹 段落(252):说明电子怎么样 段落(253):具有波动性 段落(254):好 这个时候 段落(255):人们对电子在原子核外的运动 段落(256):是研究得如火如荼 段落(257):好 那说明 玻尔又说了 段落(258):又计算了它的轨道半径 段落(259):又计算了它的能量 段落(260):这时候就有人提出来了 段落(261):1927年的时候 段落(262):德国的物理学家叫做海森堡 段落(263):他提了一个什么呢 段落(264):他说是不确定原理 段落(265):过去的教材 老教材上 段落(266):叫做什么呢 测不准 段落(267):现在觉得测不准那词不好 段落(268):好像咱们没有本事 段落(269):测不准似的 段落(270):实际上就是什么 段落(271):你根本就没法测它 段落(272):就确定不下来 段落(273):叫做不确定原理 段落(274):所以现在的新教材上 段落(275):都改作不确定原理 段落(276):什么叫做不确定原理呢 段落(277):说你看 你原子核外这一个电子 段落(278):电子那么小 段落(279):它的运动速度又很快 段落(280):你要想测准它运动的速度 段落(281):那它运动的位置 段落(282):你就测不准 段落(283):好 你测准它 段落(284):好 它在这了 段落(285):那速度早又变了 段落(286):所以你不可能同时得到 段落(287):电子准确的位置和准确的动量 段落(288):而且他还给出了这样的式子 段落(289):给出了这样的式子 段落(290):那好 我们就来试一试 段落(291):我们计算计算看看 段落(292):我们就拿他这个公式 段落(293):来计算计算看看 段落(294):我们知道 我们现在 段落(295):人打一颗子弹 段落(296):拿枪打一颗子弹 段落(297):好 这个子弹 我要打多远 段落(298):我要击中什么目标 段落(299):这个都是能算出来的 段落(300):都是能算出来的 段落(301):好 我们就算这颗子弹是10克 段落(302):假如它的位置 段落(303):我要打这个位置 段落(304):它的不准确性 0.01个厘米 段落(305):这够小的了吧 段落(306):你打靶那0.01个厘米是多少 段落(307):很小的 段落(308):那么这个时候 段落(309):它速度 子弹这个速度 段落(310):它的不准确的情况 段落(311):也就不确定的情况应该是多少呢 段落(312):我们把这些值代进去 段落(313):把这些值代进去 段落(314):我们看 我们得到了一个 段落(315):就说你这个速度的 段落(316):不确定情况是多少 段落(317):10的负28次方 段落(318):多小 小到不能再小了 段落(319):连比一眨眼的功夫都小 段落(320):所以这点对于宏观的世界来说 段落(321):你这个打靶 段落(322):你准把它打中了 段落(323):没有问题的 段落(324):也就是说你这个不确定性 段落(325):对这颗子弹来说 段落(326):对这个时刻的这个子弹来说 段落(327):没有意义 段落(328):我们把同样的情况 段落(329):换到电子上来说 段落(330):一个电子的质量 段落(331):这个我们是知道的 段落(332):这个我们是知道的 段落(333):教科书上都有 段落(334):那么原子的半径 段落(335):它是10的负8次方厘米 段落(336):10的负8次方厘米 段落(337):你说 它在10的负8次方厘米的 段落(338):这么小的一个范围内运动 段落(339):假如说它的不确定的位置 段落(340):我们就算小10倍吧 段落(341):大10倍 小10倍 段落(342):至少要到10的负9次方厘米 段落(343):才可能合理 段落(344):好 那么这个时候 段落(345):它的速度的不确定性 段落(346):差了多少呢 段落(347):我们计算出来的结果大家看看 段落(348):10的7次方厘米每秒 段落(349):10的7次方那是多大的数 段落(350):所以 这就是说什么呢 段落(351):海森堡的不确定原理 段落(352):对于你一个宏观的物体来说 段落(353):没有意义 段落(354):不确定性 不确定原理 段落(355):只对微观粒子才有用 段落(356):好 我们把我们刚才所说的 段落(357):这些情况我们小结一下子 段落(358):在经典力学当中 段落(359):你们中学学的物理 力学等等 段落(360):这些都是经典力学 段落(361):我们能够准确地 段落(362):同时测定到 段落(363):一个宏观物体的位置跟动量 段落(364):就像我们现在 段落(365):在地上打飞机 段落(366):那准确地能够计算出来 段落(367):但是对微观粒子 段落(368):尤其像电子 段落(369):它质量那么小 段落(370):它在原子核外 段落(371):运动的速度又极快 段落(372):是每秒钟30万公里 段落(373):这样的一个情况下 段落(374):接近光速 段落(375):那么在这么小的一个空间 段落(376):10的负8次方厘米 段落(377):这么小的一个空间 段落(378):速度又这么大 段落(379):你就不可能同时准确地测出 段落(380):它的位置跟它的动量来 段落(381):在这个位置上的速度来 段落(382):也就是说这种不确定原理 段落(383):对于我们宏观物体来说 段落(384):没有意义 段落(385):不确定原理反映的是什么呢 段落(386):微观粒子的运动特征 段落(387):不能够用我们过去所学的 段落(388):经典力学的方法 段落(389):去处理微观粒子 段落(390):那么讲了这么多 段落(391):那你这个原子核外这个电子 段落(392):你到底是怎么运动的呢 段落(393):你该用什么样的方式 段落(394):来描述这个电子 段落(395):在原子核外运动的规律呢 段落(396):那不就没有办法了 段落(397):好 我们只是把十九世纪末 段落(398):人们对这个微观粒子 段落(399):也就是电子运动的情况 段落(400):人们做的一些初步的工作 段落(401):进行了一下综述 段落(402):下边才是真正要进入到 段落(403):我们要讲讲的 段落(404):原子核外这个电子 段落(405):到底是怎么运动的