物理第十二章 近代物理 第2節(jié) 原子結(jié)構(gòu) 玻爾理論 新人教版

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1、第2節(jié)原子結(jié)構(gòu)玻爾理論-2-知識梳理考點自診一、原子結(jié)構(gòu)1.電子的發(fā)現(xiàn)英國物理學家湯姆孫在研究陰極射線時發(fā)現(xiàn)了 電子,提出了原子的“棗糕模型”。2.原子的核式結(jié)構(gòu)(1)英籍物理學家 盧瑟福進行了粒子散射實驗,提出了核式結(jié)構(gòu)模型。-3-知識梳理考點自診(2)粒子散射實驗的結(jié)果:絕大多數(shù)粒子穿過金箔后,基本上仍沿原來的方向前進,但有少數(shù)粒子發(fā)生了 大角度偏轉(zhuǎn),偏轉(zhuǎn)的角度甚至 大于90,也就是說它們幾乎被“撞了回來”,如圖所示。粒子散射實驗圖象(3)原子的核式結(jié)構(gòu)模型:原子中帶正電部分的體積 很小,但幾乎占有全部 質(zhì)量,電子在正電體的外面運動。-4-知識梳理考點自診二、氫原子光譜、玻爾理論1.光譜:

2、用光柵或棱鏡可以把光按波長展開,獲得光的 波長(頻率)和強度分布的記錄,即光譜。2.光譜分類3.氫原子光譜的實驗規(guī)律-5-知識梳理考點自診4.光譜分析:利用每種原子都有自己的 線狀譜線,可以用來鑒別物質(zhì)和確定物質(zhì)的組成成分,且靈敏度很高,在發(fā)現(xiàn)和鑒別化學元素上有著重大的意義。-6-知識梳理考點自診三、氫原子的能級結(jié)構(gòu)、能級公式1.定態(tài):原子只能處于一系列 不連續(xù)的能量狀態(tài)中,在這些能量狀態(tài)中原子是 穩(wěn)定的,電子雖然繞核運動,但并不向外輻射能量。2.躍遷:原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時,它 輻射或 吸收一定頻率的光子,光子的能量由這兩個定態(tài)的能量差決定,即h= Em-En。(h是普朗克常量,h

3、=6.62610-34Js)3.軌道:原子的不同能量狀態(tài)跟電子在不同的圓周軌道繞核運動相對應。原子的定態(tài)是不連續(xù)的,因此電子的可能軌道也是 不連續(xù)的。-7-知識梳理考點自診4.氫原子的能級、能級公式(1)氫原子的能級圖(如圖所示)-8-知識梳理考點自診(2)氫原子的能級和軌道半徑E1為基態(tài)能量,其數(shù)值為E1=-13.6eV。氫原子的軌道半徑公式:rn=n2r1(n=1,2,3,),其中r1為基態(tài)半徑,又稱玻爾半徑,其數(shù)值為r1=0.5310-10m。5.電離電離態(tài):n=,E=0基態(tài)電離態(tài):E吸=0-(-13.6eV)=13.6eV電離能。n=2電離態(tài):E吸=0-E2=3.4eV如吸收能量足夠大

4、,克服電離能后,獲得自由的電子還攜帶動能。-9-知識梳理考點自診1.在盧瑟福粒子散射實驗中,有少數(shù)粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn),其原因是()A.原子的正電荷和絕大部分質(zhì)量集中在一個很小的核上B.正電荷在原子內(nèi)是均勻分布的C.原子中存在著帶負電的電子D.原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中 答案解析解析關(guān)閉盧瑟福粒子散射實驗中使盧瑟福感到驚奇的就是粒子發(fā)生了較大角度的偏轉(zhuǎn),這是由于粒子帶正電,而原子核極小,且原子核帶正電,A正確,B錯誤。粒子能接近原子核的機會很小,大多數(shù)粒子都從核外的空間穿過,而與電子碰撞時如同子彈碰到塵埃一樣,運動方向不會發(fā)生改變,C、D的說法沒錯,但與題意不符。 答案解析關(guān)閉A-1

5、0-知識梳理考點自診2.(多選)(2017江蘇南京鼓樓區(qū)期末)右圖為盧瑟福和他的同事們做粒子散射實驗裝置的示意圖,熒光屏和顯微鏡一起分別放在圖中的A、B、C、D四個位置時所觀察到的現(xiàn)象,下述說法正確的是()A.放在A位置時,相同時間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)最多B.放在B位置時,相同時間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)只比A位置時稍少些C.放在C、D位置時,屏上觀察不到閃光D.放在D位置時,屏上仍能觀察到一些閃光,但次數(shù)極少 答案解析解析關(guān)閉根據(jù)粒子散射實驗,絕大多數(shù)粒子沿原方向前進,少數(shù)粒子發(fā)生較大偏轉(zhuǎn),所以A、D正確。 答案解析關(guān)閉AD-11-知識梳理考點自診3.一個氫原子從n=3能級躍遷到n=2能級,

6、該氫原子()A.放出光子,能量增加B.放出光子,能量減少C.吸收光子,能量增加D.吸收光子,能量減少 答案解析解析關(guān)閉氫原子從高能級向低能級躍遷時,放出光子,能量減少,故選項B正確,選項A、C、D錯誤。 答案解析關(guān)閉B-12-知識梳理考點自診4.右圖為氫原子的能級示意圖,其中E1為基態(tài),若氫原子A處于激發(fā)態(tài)E2,氫原子B處于激發(fā)態(tài)E3,則下列說法正確的是()A.原子A可能輻射出3種頻率的光子B.原子B可能輻射出3種頻率的光子C.原子A能夠吸收原子B發(fā)出的光子并躍遷到能級E4D.原子B能夠吸收原子A發(fā)出的光子并躍遷到能級E4 答案解析解析關(guān)閉原子A從激發(fā)態(tài)E2躍遷到E1,只輻射一種頻率的光子,A

7、錯誤;原子B從激發(fā)態(tài)E3躍遷到基態(tài)E1可能輻射三種頻率的光子,B正確;由原子能級躍遷理論可知,原子A可能吸收原子B由E3躍遷到E2時放出的光子并躍遷到E3,但不能躍遷到E4,C錯誤;A原子發(fā)出的光子能量E=E2-E1大于E=E4-E3,故原子B不可能吸收A原子發(fā)出的光子能量,也就不能躍遷到能級E4,D錯誤。 答案解析關(guān)閉B-13-命題點一命題點二原子的核式結(jié)構(gòu)原子的核式結(jié)構(gòu)1.粒子散射實驗(1)粒子散射實驗裝置(2)粒子散射實驗的結(jié)果:絕大多數(shù)粒子穿過金箔后基本上仍沿原來的方向前進,但少數(shù)粒子穿過金箔后發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn),極少數(shù)粒子甚至被“撞了回來”。-14-命題點一命題點二2.原子的核式結(jié)構(gòu)模

8、型(1)粒子散射實驗結(jié)果分析核外電子不會使粒子的速度發(fā)生明顯改變。湯姆孫模型不能解釋粒子的大角度散射。絕大多數(shù)粒子沿直線穿過金箔,說明原子中絕大部分是空的;少數(shù)粒子發(fā)生較大角度偏轉(zhuǎn),反映了原子內(nèi)部集中存在著對粒子有斥力的正電荷;極少數(shù)粒子甚至被“撞了回來”,反映了個別粒子正對著質(zhì)量比粒子大得多的物體運動時,受到該物體很大的斥力作用。(2)核式結(jié)構(gòu)模型的局限性盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型能夠很好地解釋粒子散射實驗現(xiàn)象,但不能解釋原子光譜是特征光譜和原子的穩(wěn)定性。-15-命題點一命題點二例1(2017上海理工大附中期中)如圖所示為盧瑟福粒子散射實驗裝置的示意圖,圖中的顯微鏡可在圓周軌道上轉(zhuǎn)動,通過顯微

9、鏡前相連的熒光屏可觀察粒子在各個角度的散射情況。下列說法正確的是()A.在圖中的A、B兩位置分別進行觀察,相同時間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)一樣多B.在圖中的B位置進行觀察,屏上觀察不到任何閃光C.盧瑟福選用不同金屬箔片作為粒子散射的靶,觀察到的實驗結(jié)果基本相似D.粒子發(fā)生散射的主要原因是粒子撞擊到金原子后產(chǎn)生的反彈 答案解析解析關(guān)閉放在A位置時,相同時間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)應最多,說明大多數(shù)射線基本不偏折,可知金箔原子內(nèi)部很空曠,故A錯誤;放在B位置時,相同時間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)較少,說明較少射線發(fā)生偏折,可知原子內(nèi)部帶正電的體積小,故B錯誤;選用不同金屬箔片作為粒子散射的靶,觀察到的實驗

10、結(jié)果基本相似,故C正確;粒子發(fā)生散射的主要原因是粒子撞擊到金原子后,因庫侖力作用,且質(zhì)量較大,從而出現(xiàn)的反彈,故D錯誤。 答案解析關(guān)閉C-16-命題點一命題點二即學即練即學即練1.(2016上海卷)盧瑟福通過對粒子散射實驗結(jié)果的分析,提出了原子內(nèi)部存在()A.電子 B.中子C.質(zhì)子D.原子核 答案解析解析關(guān)閉粒子散射實驗的實驗現(xiàn)象是當粒子打在金箔上時,大部分粒子不發(fā)生偏轉(zhuǎn)或偏轉(zhuǎn)角度很小,說明金箔原子存在大量的“空白”區(qū)間,只有少部分粒子偏轉(zhuǎn)角度很大,說明金箔原子存在一個質(zhì)量很大的“核”,D選項正確。 答案解析關(guān)閉D-17-命題點一命題點二2.(多選)根據(jù)粒子散射實驗,盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)

11、模型。如圖所示為原子核式結(jié)構(gòu)模型的粒子散射圖景,圖中實線表示粒子運動軌跡。其中一個粒子在從a運動到b、再運動到c的過程中,粒子在b點時距原子核最近。下列說法正確的是()A.盧瑟福在粒子散射實驗中發(fā)現(xiàn)了電子B.粒子出現(xiàn)較大角偏轉(zhuǎn)的原因是粒子接近原子核時受到的庫侖斥力較大C.粒子出現(xiàn)較大角偏轉(zhuǎn)的過程中電勢能先變小后變大D.粒子出現(xiàn)較大角偏轉(zhuǎn)的過程中加速度先變大后變小 答案解析解析關(guān)閉粒子在接近金原子核的過程中,斥力越來越大,做負功;在遠離金原子核的過程中,斥力越來越小,斥力做正功。 答案解析關(guān)閉BD-18-命題點一命題點二3.下圖是盧瑟福的粒子散射實驗裝置示意圖,在一個小鉛盒里放有少量的放射性元素

12、釙,它發(fā)出的粒子從鉛盒的小孔射出,形成很細的一束射線,射到金箔上,最后打在熒光屏上產(chǎn)生閃爍的光點。下列說法正確的是()A.該實驗是盧瑟福建立原子核式結(jié)構(gòu)模型的重要依據(jù)B.該實驗證實了湯姆孫原子模型的正確性C.粒子與原子中的電子碰撞會發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)D.絕大多數(shù)的粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn) 答案解析解析關(guān)閉盧瑟福根據(jù)粒子散射實驗,提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型,選項A正確,B錯誤;電子質(zhì)量太小,與粒子碰撞對粒子運動的影響不大,選項C錯誤;粒子散射實驗的現(xiàn)象是絕大多數(shù)粒子穿過金箔后,基本上仍沿原方向前進,D錯誤。 答案解析關(guān)閉A-19-命題點一命題點二氫原子的能級及能級躍遷氫原子的能級及能級躍遷1.定態(tài)間的躍遷滿足

13、能級差h=Em-En2.電離電離態(tài)與電離能電離態(tài):n=,E=0基態(tài)電離態(tài):E吸0-(-13.6eV)=13.6eV。激發(fā)態(tài)電離態(tài):E吸0-En=En如吸收能量足夠大,克服電離能后,獲得自由的電子還攜帶動能。-20-命題點一命題點二例2(多選)(2017山東東營墾利月考)氫原子能級如圖所示,當氫原子從n=3能級躍遷到n=2的能級時,輻射光的波長為656nm。以下判斷正確的是()A.氫原子從n=2能級躍遷到n=1的能級時,輻射光的波長大于656nmB.用波長為325nm的光照射,可使氫原子從n=1躍遷到n=2的能級C.一群處于n=3能級上的氫原子向低能級躍遷時最多產(chǎn)生3種譜線D.用波長為633nm

14、的光照射,不能使氫原子從n=2能級躍遷到n=3的能級 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉-21-命題點一命題點二解答氫原子能級圖和原子躍遷問題的注意事項(1)能級之間發(fā)生躍遷時放出(吸收)光子的頻率由h=Em-En決定,波長可由公式c=求得。(2)一群氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)的兩種求解方法利用能級圖求解:在氫原子能級圖中將氫原子躍遷的各種可能情況一一畫出,然后相加。-22-命題點一命題點二即學即練即學即練4.(2017東北師大附中高三質(zhì)檢)如圖所示,氫原子在不同能級間發(fā)生a、b、c三種躍遷時,釋放光子的波長分別是a、b、c,則下列說法正確的是()A.從n=3能級躍遷到n=1能級時,釋放光子的

15、波長可表示為B.從n=3能級躍遷到n=2能級時,電子的勢能減小,氫原子的能量增加C.若用波長為c的光照射某金屬時恰好能發(fā)生光電效應,則用波長為a的光照射該金屬時也一定能發(fā)生光電效應D.用12.09eV的光子照射大量處于基態(tài)的氫原子時,一個氫原子可以輻射出三種頻率的光 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉-23-命題點一命題點二5.(多選)(2017山東棗莊模擬)根據(jù)玻爾假設(shè),若規(guī)定無窮遠處的能量為0,則量子數(shù)為n的氫原子的能量En= ,E1為基態(tài)的能量,經(jīng)計算為-13.6eV,現(xiàn)規(guī)定氫原子處于基態(tài)時的能量為0,則()A.量子數(shù)n=2時能級的能量為0 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉-24-命題點一命題點二6.(2016北京卷)處于n=3能級的大量氫原子,向低能級躍遷時,輻射光的頻率有()A.1種B.2種 C.3種D.4種 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉