2022屆高考物理一輪復(fù)習(xí)第十二章交變電流傳感器波粒二象性第2講原子結(jié)構(gòu)氫原子光譜課件新人教版

1、第2講 原子結(jié)構(gòu) 氫原子光譜 必備知識(shí)自主排查【知識(shí)再現(xiàn)知識(shí)再現(xiàn)】一、原子結(jié)構(gòu)一、原子結(jié)構(gòu)1 1. .電子的發(fā)現(xiàn)：電子的發(fā)現(xiàn)：_研究陰極射線時(shí)用測(cè)定粒子比荷的方法發(fā)現(xiàn)了電子，研究陰極射線時(shí)用測(cè)定粒子比荷的方法發(fā)現(xiàn)了電子，電子的發(fā)現(xiàn)證明了電子的發(fā)現(xiàn)證明了_是可分的。是可分的。湯姆孫湯姆孫原子原子2 2. .原子的核式結(jié)構(gòu)：原子的核式結(jié)構(gòu)：(1)(1)粒子散射實(shí)驗(yàn)：粒子散射實(shí)驗(yàn)：1909190919111911年，英籍物理學(xué)家年，英籍物理學(xué)家_和他的合作者進(jìn)行和他的合作者進(jìn)行了用了用粒子轟擊金箔的實(shí)驗(yàn)并提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型。粒子轟擊金箔的實(shí)驗(yàn)并提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型。盧瑟福盧瑟福(2)(2)

2、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)粒子穿過金箔后，基本上仍沿粒子穿過金箔后，基本上仍沿_的方向的方向前進(jìn)，但是有少數(shù)前進(jìn)，但是有少數(shù)粒子發(fā)生了粒子發(fā)生了_的偏轉(zhuǎn)，有極少數(shù)的偏轉(zhuǎn)，有極少數(shù)粒子偏轉(zhuǎn)角粒子偏轉(zhuǎn)角_了了9090，有的甚至被原路，有的甚至被原路_。( (如圖所示如圖所示) )(3)(3)原子的核式結(jié)構(gòu)模型：在原子中心有一個(gè)很小的核，原子的全部原子的核式結(jié)構(gòu)模型：在原子中心有一個(gè)很小的核，原子的全部_及及幾乎全部的幾乎全部的_都集中在核里，帶負(fù)電的電子在核外空間繞核旋轉(zhuǎn)。都集中在核里，帶負(fù)電的電子在核外空間繞核旋轉(zhuǎn)。原來原來較大較大超過超過彈回彈回正電荷正電荷質(zhì)量質(zhì)量【

3、情境轉(zhuǎn)換情境轉(zhuǎn)換】如圖甲是盧瑟福的如圖甲是盧瑟福的粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置，圖乙是把顯微鏡放在粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置，圖乙是把顯微鏡放在a a、b b、c c、d d四四個(gè)位置，在單位時(shí)間內(nèi)哪一個(gè)位置顯微鏡前面的熒光屏上閃爍次數(shù)較多？個(gè)位置，在單位時(shí)間內(nèi)哪一個(gè)位置顯微鏡前面的熒光屏上閃爍次數(shù)較多？ 提示：提示：a a位置。位置。二、氫原子光譜二、氫原子光譜1 1. .光譜：用光柵或棱鏡可以把各種顏色的光按波長展開，獲得光的光譜：用光柵或棱鏡可以把各種顏色的光按波長展開，獲得光的_(_(頻率頻率) )和強(qiáng)度分布的記錄，即光譜。和強(qiáng)度分布的記錄，即光譜。2 2. .光譜分類：光譜分類：波長波長3.3.氫原子光譜

4、的實(shí)驗(yàn)規(guī)律：巴耳末系是氫原子光譜在可見光區(qū)的譜線，其波長氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律：巴耳末系是氫原子光譜在可見光區(qū)的譜線，其波長公式公式 (n=3(n=3，4 4，5 5，r r是里德伯常量，是里德伯常量，r=1.10r=1.1010107 7 m m-1-1) )。4.4.光譜分析：利用每種原子都有自己的光譜分析：利用每種原子都有自己的_，可以用光譜來鑒別物質(zhì)和確，可以用光譜來鑒別物質(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(xué)元素上有著重大的意定物質(zhì)的組成成分，且靈敏度很高。在發(fā)現(xiàn)和鑒別化學(xué)元素上有著重大的意義。義。_和吸收光譜都對(duì)應(yīng)某種元素，都可以用來進(jìn)行光譜分析。和吸收光譜都對(duì)應(yīng)某種

5、元素，都可以用來進(jìn)行光譜分析。22111r()2n特征譜線特征譜線線狀譜線狀譜三、氫原子的能級(jí)、能級(jí)公式三、氫原子的能級(jí)、能級(jí)公式1 1. .玻爾原子模型：玻爾原子模型：(1)(1)定態(tài)假設(shè)：電子在不同的軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，原子處于不同的狀態(tài)，因而具有定態(tài)假設(shè)：電子在不同的軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，原子處于不同的狀態(tài)，因而具有不同的能量，即原子的能量是不同的能量，即原子的能量是_的。這些具有確定能量的穩(wěn)定狀態(tài)稱為的。這些具有確定能量的穩(wěn)定狀態(tài)稱為定態(tài)，在各個(gè)定態(tài)中，原子是定態(tài)，在各個(gè)定態(tài)中，原子是_的，不向外輻射能量。的，不向外輻射能量。量子化量子化穩(wěn)定穩(wěn)定(2)(2)躍遷假設(shè)：原子從一個(gè)能量狀態(tài)向另一個(gè)能量狀

6、態(tài)躍遷時(shí)要躍遷假設(shè)：原子從一個(gè)能量狀態(tài)向另一個(gè)能量狀態(tài)躍遷時(shí)要_或或_一定頻率的光子，光子的能量等于兩個(gè)狀態(tài)的一定頻率的光子，光子的能量等于兩個(gè)狀態(tài)的_，即，即h=_(mn)h=_(mn)。(3)(3)軌道假設(shè)：原子中的電子在庫侖引力的作用下，繞原子核做圓周運(yùn)動(dòng)，原軌道假設(shè)：原子中的電子在庫侖引力的作用下，繞原子核做圓周運(yùn)動(dòng)，原子的不同能量狀態(tài)跟電子在不同的圓周軌道繞核運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng)。原子的定態(tài)是不子的不同能量狀態(tài)跟電子在不同的圓周軌道繞核運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng)。原子的定態(tài)是不連續(xù)的，因此電子繞核運(yùn)動(dòng)的可能軌道是連續(xù)的，因此電子繞核運(yùn)動(dòng)的可能軌道是_的。的。吸收吸收放出放出能級(jí)差能級(jí)差e em m-e-en

7、n不連續(xù)不連續(xù)2 2. .幾個(gè)名詞解釋：幾個(gè)名詞解釋：(1)(1)能級(jí)：在玻爾理論中，原子各個(gè)可能狀態(tài)的能級(jí)：在玻爾理論中，原子各個(gè)可能狀態(tài)的_叫能級(jí)，各能級(jí)的能量叫能級(jí)，各能級(jí)的能量是電子動(dòng)能與電勢(shì)能之和，電子的電勢(shì)能是負(fù)值，其絕對(duì)值是動(dòng)能的是電子動(dòng)能與電勢(shì)能之和，電子的電勢(shì)能是負(fù)值，其絕對(duì)值是動(dòng)能的2 2倍。倍。(2)(2)基態(tài)和激發(fā)態(tài)：原子能量基態(tài)和激發(fā)態(tài)：原子能量_的狀態(tài)叫基態(tài)，其他能量的狀態(tài)叫基態(tài)，其他能量( (相對(duì)于基態(tài)相對(duì)于基態(tài)) )較高較高的狀態(tài)叫激發(fā)態(tài)。的狀態(tài)叫激發(fā)態(tài)。(3)(3)量子數(shù)：現(xiàn)代物理學(xué)認(rèn)為原子的可能狀態(tài)是量子數(shù)：現(xiàn)代物理學(xué)認(rèn)為原子的可能狀態(tài)是_的，各狀態(tài)可用正整

8、數(shù)的，各狀態(tài)可用正整數(shù)1 1，2 2，3 3，表示，叫作量子數(shù)，一般用表示，叫作量子數(shù)，一般用n n表示。表示。能量值能量值最低最低不連續(xù)不連續(xù)3.3.氫原子的能量和核外電子的軌道半徑：氫原子的能量和核外電子的軌道半徑：(1)(1)氫原子的能級(jí)公式：氫原子的能級(jí)公式：e en n=_(n=1=_(n=1，2 2，3 3，)，其中，其中e e1 1為基態(tài)能量，為基態(tài)能量，e e1 1=_=_。(2)(2)氫原子核外電子的軌道半徑公式：氫原子核外電子的軌道半徑公式：r rn n=n=n2 2r r1 1(n=1(n=1，2 2，3 3，)，其中，其中r r1 1為基態(tài)為基態(tài)半徑，又稱玻爾半徑，半徑

9、，又稱玻爾半徑，r r1 1=0.53=0.531010-10-10 m m。12en-13.6 ev-13.6 ev4 4. .氫原子能級(jí)圖氫原子能級(jí)圖( (如圖如圖) )： 能級(jí)圖中的橫線表示氫原子可能的能量狀態(tài)；相鄰橫線間的距離表示相鄰的能級(jí)圖中的橫線表示氫原子可能的能量狀態(tài)；相鄰橫線間的距離表示相鄰的_差，量子數(shù)越大，相鄰的能級(jí)差差，量子數(shù)越大，相鄰的能級(jí)差_。能級(jí)能級(jí)越小越小【小題快練小題快練】1 1. .判一判判一判(1)(1)人們認(rèn)識(shí)到原子具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)是從英國物理學(xué)家湯姆孫研究陰極射線發(fā)現(xiàn)人們認(rèn)識(shí)到原子具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)是從英國物理學(xué)家湯姆孫研究陰極射線發(fā)現(xiàn)電子開始的。電子開始的。(

10、() )(2)(2)原子的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說是由湯姆孫提出來的。原子的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說是由湯姆孫提出來的。 ( () )(3)(3)粒子散射實(shí)驗(yàn)中，大部分粒子發(fā)生大角度的偏轉(zhuǎn)。粒子散射實(shí)驗(yàn)中，大部分粒子發(fā)生大角度的偏轉(zhuǎn)。( () )(4)(4)原子中絕大部分是空的，原子核很小。原子中絕大部分是空的，原子核很小。( () )(5)(5)氫原子的光譜是由不連續(xù)的亮線組成的。氫原子的光譜是由不連續(xù)的亮線組成的。( () )(6)(6)玻爾理論成功地解釋了氫光譜，也成功地解釋了氦原子的光譜。玻爾理論成功地解釋了氫光譜，也成功地解釋了氦原子的光譜。 ( () )(7)(7)氫原子吸收光子后，將從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷

11、。氫原子吸收光子后，將從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷。( () )提示：提示：(1)(1)(2)(2)(3)(3)(4)(4)(5)(5)(6)(6)(7)(7)2 2. .練一練練一練(1)(1)下列敘述正確的是下列敘述正確的是( () )a.a.盧瑟福的盧瑟福的粒子散射實(shí)驗(yàn)揭示了原子核有復(fù)雜結(jié)構(gòu)粒子散射實(shí)驗(yàn)揭示了原子核有復(fù)雜結(jié)構(gòu)b.b.玻爾理論成功地解釋了各種原子的發(fā)光現(xiàn)象玻爾理論成功地解釋了各種原子的發(fā)光現(xiàn)象c.c.愛因斯坦成功地解釋了光電效應(yīng)現(xiàn)象愛因斯坦成功地解釋了光電效應(yīng)現(xiàn)象d.d.赫茲從理論上預(yù)言了電磁波的存在赫茲從理論上預(yù)言了電磁波的存在【解析解析】選選c c。盧瑟福的。盧瑟福的粒子散射實(shí)

12、驗(yàn)揭示了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，粒子散射實(shí)驗(yàn)揭示了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，a a錯(cuò)誤；錯(cuò)誤；玻爾理論只是成功地解釋了氫原子的發(fā)光現(xiàn)象，玻爾理論只是成功地解釋了氫原子的發(fā)光現(xiàn)象，b b錯(cuò)誤；愛因斯坦成功地解釋錯(cuò)誤；愛因斯坦成功地解釋了光電效應(yīng)現(xiàn)象，了光電效應(yīng)現(xiàn)象，c c正確；麥克斯韋從理論上預(yù)言了電磁波的存在，正確；麥克斯韋從理論上預(yù)言了電磁波的存在，d d錯(cuò)誤。錯(cuò)誤。(2)(2)以下關(guān)于玻爾原子理論的說法正確的是以下關(guān)于玻爾原子理論的說法正確的是( () )a.a.電子繞原子核做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑是任意的電子繞原子核做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑是任意的b.b.電子在繞原子核做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，穩(wěn)定地產(chǎn)生電磁輻射電子

13、在繞原子核做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，穩(wěn)定地產(chǎn)生電磁輻射c.c.電子從量子數(shù)為電子從量子數(shù)為4 4的能級(jí)躍遷到量子數(shù)為的能級(jí)躍遷到量子數(shù)為6 6的能級(jí)時(shí)要輻射光子的能級(jí)時(shí)要輻射光子d.d.不同頻率的光照射處于基態(tài)的氫原子時(shí)，只有某些頻率的光可以被氫原子不同頻率的光照射處于基態(tài)的氫原子時(shí)，只有某些頻率的光可以被氫原子吸收吸收【解析解析】選選d d。氫原子的軌道是不連續(xù)的，故。氫原子的軌道是不連續(xù)的，故a a錯(cuò)誤；電子在繞原子核做圓周錯(cuò)誤；電子在繞原子核做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生電磁輻射，只有躍遷時(shí)才會(huì)產(chǎn)生電磁輻射，故運(yùn)動(dòng)時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生電磁輻射，只有躍遷時(shí)才會(huì)產(chǎn)生電磁輻射，故b b錯(cuò)誤；電子錯(cuò)誤；電子從量子數(shù)為從量子數(shù)為4 4的能級(jí)躍遷到量子數(shù)為的能級(jí)躍遷到量子數(shù)為6 6的能級(jí)時(shí)要吸收光子，故的能級(jí)時(shí)要吸收光子，故c c錯(cuò)誤；根據(jù)頻錯(cuò)誤；根據(jù)頻率條件，不同頻率的光照射處于基態(tài)的氫原子時(shí)，只有某些頻率的光可以被率條件，不同頻率的光照射處于基態(tài)的氫原子時(shí)，只有某些頻率的光可以被氫原子吸收，故氫原子吸收，故d d正確。正確。關(guān)鍵能力分層突破因素因素意義意義能級(jí)圖中的橫線能級(jí)圖中的橫線表示氫原子可能的能量狀態(tài)表示氫原子可能的能量狀態(tài)定態(tài)定態(tài)橫