高三物理一輪：143原子結(jié)構(gòu)、氫原子光譜（人教版）

1、第第3節(jié)節(jié) 原子結(jié)構(gòu)、氫原子光譜原子結(jié)構(gòu)、氫原子光譜一、原子的核式結(jié)構(gòu)一、原子的核式結(jié)構(gòu)1電子的發(fā)現(xiàn)電子的發(fā)現(xiàn)1897年，英國物理學家湯姆孫通過對陰極射線的研究發(fā)現(xiàn)了電子年，英國物理學家湯姆孫通過對陰極射線的研究發(fā)現(xiàn)了電子2原子的核式結(jié)構(gòu)原子的核式結(jié)構(gòu)(1)粒子散射實驗的結(jié)果絕大多數(shù)粒子散射實驗的結(jié)果絕大多數(shù)粒子穿粒子穿 過金箔后，基本上仍沿原來的方向前進，但少過金箔后，基本上仍沿原來的方向前進，但少 數(shù)數(shù)粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)粒子甚粒子甚 至被撞了回來，如圖所示至被撞了回來，如圖所示(2)盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型在原子的中心有一個很小

2、的核，叫原子核，原子的所有正電荷和幾在原子的中心有一個很小的核，叫原子核，原子的所有正電荷和幾乎所有質(zhì)量都集中在原子核里，帶負電的電子在核外繞核旋轉(zhuǎn)乎所有質(zhì)量都集中在原子核里，帶負電的電子在核外繞核旋轉(zhuǎn)(3)原子核的尺度：原子核直徑的數(shù)量級為原子核的尺度：原子核直徑的數(shù)量級為1015m，原子直徑的數(shù)量，原子直徑的數(shù)量級約為級約為1010 m.(4)原子核的組成：原子核是由質(zhì)子和中子組成的，原子核的電荷數(shù)原子核的組成：原子核是由質(zhì)子和中子組成的，原子核的電荷數(shù)等于核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)等于核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)二、氫原子光譜與玻爾理論二、氫原子光譜與玻爾理論1光譜的分類光譜的分類(1)巴耳末系是氫原子在可見光區(qū)的一

3、組譜線，在紅外光區(qū)和紫外光巴耳末系是氫原子在可見光區(qū)的一組譜線，在紅外光區(qū)和紫外光區(qū)也有類似的譜線系區(qū)也有類似的譜線系(2)原子躍遷條件原子躍遷條件hEmEn只適用于光子和原子作用而使原子在各只適用于光子和原子作用而使原子在各定態(tài)之間躍遷的情況對于光子和原子作用而使原子電離時，只要入定態(tài)之間躍遷的情況對于光子和原子作用而使原子電離時，只要入射光的能量射光的能量E13.6 eV，原子就能吸收光子的能量，對于實物粒子與原，原子就能吸收光子的能量，對于實物粒子與原子作用使原子激發(fā)時，實物粒子的能量大于或等于能級差即可子作用使原子激發(fā)時，實物粒子的能量大于或等于能級差即可(2)能級圖中相關(guān)量意義的說明

4、能級圖中相關(guān)量意義的說明相關(guān)量相關(guān)量表示意義表示意義能級圖中的橫線能級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)橫線左端的數(shù)字橫線左端的數(shù)字“1,2,3”表示量子數(shù)表示量子數(shù)橫線右端的數(shù)字橫線右端的數(shù)字“13.6，3.40”表示氫原子的能級表示氫原子的能級相鄰橫線間的距離相鄰橫線間的距離表示相鄰的能級差，量子數(shù)越大相鄰的能表示相鄰的能級差，量子數(shù)越大相鄰的能級差越小級差越小帶箭頭的豎線帶箭頭的豎線表示原子由較高能級向較低能級躍遷，原表示原子由較高能級向較低能級躍遷，原子躍遷的條件為：子躍遷的條件為：hEmEn原子核式結(jié)構(gòu)模型的理解及應用原子核式結(jié)構(gòu)模型的理解及應用思路點

5、撥思路點撥解答本題應注意以下兩點：解答本題應注意以下兩點：(1)根據(jù)根據(jù)粒子散射實驗結(jié)果和玻爾理論綜合分析粒子散射實驗結(jié)果和玻爾理論綜合分析(2)粒子接近原子核的過程中，動能與電勢能相互轉(zhuǎn)化粒子接近原子核的過程中，動能與電勢能相互轉(zhuǎn)化解析解析(1)粒子散射實驗發(fā)現(xiàn)了原子內(nèi)存在一個集中了全部正電荷粒子散射實驗發(fā)現(xiàn)了原子內(nèi)存在一個集中了全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量的核數(shù)年后盧瑟福發(fā)現(xiàn)核內(nèi)有質(zhì)子并預測核內(nèi)存在和幾乎全部質(zhì)量的核數(shù)年后盧瑟福發(fā)現(xiàn)核內(nèi)有質(zhì)子并預測核內(nèi)存在中子，所以中子，所以C對，對，A、B錯玻爾發(fā)現(xiàn)了電子軌道量子化，錯玻爾發(fā)現(xiàn)了電子軌道量子化，D錯錯(2)從能量轉(zhuǎn)化角度看，當從能量轉(zhuǎn)化角度看

6、，當粒子靠近原子核運動時，粒子靠近原子核運動時，粒子的動能轉(zhuǎn)粒子的動能轉(zhuǎn)化為電勢能，達到最近距離時，動能全部轉(zhuǎn)化為電勢能，化為電勢能，達到最近距離時，動能全部轉(zhuǎn)化為電勢能，答案答案(1)C(2)2.71014 m能級躍遷與光譜線問題能級躍遷與光譜線問題例例2(1)氫原子的部分能級如圖所示，已知可見氫原子的部分能級如圖所示，已知可見 光的光子能量在光的光子能量在1.62 eV到到3.11 eV 之間由此可推知，之間由此可推知， 氫原子氫原子()A從高能級向從高能級向n1能級躍遷時發(fā)出的光的波長比能級躍遷時發(fā)出的光的波長比 可見光的短可見光的短B從高能級向從高能級向n2能級躍遷時發(fā)出的光均為可見光

7、能級躍遷時發(fā)出的光均為可見光C從高能級向從高能級向n3 能級躍遷時發(fā)出的光的頻率比可見光的高能級躍遷時發(fā)出的光的頻率比可見光的高D從從n3能級向能級向n2能級躍遷時發(fā)出的光為可見光能級躍遷時發(fā)出的光為可見光(2)(2010年高考山東卷年高考山東卷)大量氫原子處于不同能量激發(fā)態(tài)，發(fā)生躍遷大量氫原子處于不同能量激發(fā)態(tài)，發(fā)生躍遷時放出三種不同能量的光子，其能量值分別是：時放出三種不同能量的光子，其能量值分別是：1.89 eV、10.2 eV、12.09 eV.躍遷發(fā)生前這些原子分布在躍遷發(fā)生前這些原子分布在_個激發(fā)態(tài)能級上，其中個激發(fā)態(tài)能級上，其中最高能級的能量值是最高能級的能量值是_eV(基態(tài)能量

8、為基態(tài)能量為13.6 eV)思路點撥思路點撥(1)解答本題可按下列思路分析：解答本題可按下列思路分析：(2)解答本題可按下列思路分析：解答本題可按下列思路分析：解析解析(1)從高能級向從高能級向n1能級躍遷時光子能量能級躍遷時光子能量EE2E110.2 eV，A正確從高能級向正確從高能級向n2的能級躍遷時發(fā)出的光子能量的能級躍遷時發(fā)出的光子能量E3E2EE2，即即1.89 eVE3.40 eV，可見有一部分光處于紫外線區(qū)域，可見有一部分光處于紫外線區(qū)域，B錯誤從高錯誤從高能級向能級向n3的能能躍遷時，光子能量最高的能能躍遷時，光子能量最高EE31.51 eV，比可見光，比可見光光子能量小，光子

9、能量小，C錯誤，從錯誤，從n3能級向能級向n2能級躍遷時光子能量能級躍遷時光子能量EE3E21.89 eV，D正確正確(2)由于大量氫原子在處于不同能量激發(fā)態(tài)，發(fā)生躍遷時放出三種不同由于大量氫原子在處于不同能量激發(fā)態(tài)，發(fā)生躍遷時放出三種不同能量的光子，可知氫原子處于最高能級是能量的光子，可知氫原子處于最高能級是n3，躍遷發(fā)生前這些原子分，躍遷發(fā)生前這些原子分布在第布在第2個激發(fā)態(tài)能級上；其中最高能級的能量值是個激發(fā)態(tài)能級上；其中最高能級的能量值是E31.51 eV.答案答案(1)AD(2)21.51與能級有關(guān)的能量問題與能級有關(guān)的能量問題例例3在研究原子物理時，科學家經(jīng)常借用宏觀模型進行模在研

10、究原子物理時，科學家經(jīng)常借用宏觀模型進行模擬在玻爾原子模型中，完全可用衛(wèi)星繞行星運動來模擬研究電子繞擬在玻爾原子模型中，完全可用衛(wèi)星繞行星運動來模擬研究電子繞原子核的運動當然這時的向心力不是粒子間的萬有引力原子核的運動當然這時的向心力不是粒子間的萬有引力(可忽略不可忽略不計計)，而是粒子間的靜電力設(shè)氫原子中，電子和原子核的帶電荷量大，而是粒子間的靜電力設(shè)氫原子中，電子和原子核的帶電荷量大小都是小都是e1.601019C，電子在第，電子在第1、2可能軌道運行時，其運動半徑可能軌道運行時，其運動半徑分別為分別為r10.531010m，r24r1，據(jù)此求：，據(jù)此求：(1)電子分別在第一、二可能軌道運行時的動能電子分別在第一、二可能軌道運行時的動能(以以 eV為單位為單位)(2)當電子從第一可能軌道躍遷到第二可能軌道時，原子還需吸收當電子從第一可能軌道躍遷到第二可能軌道時，原子還需吸收10.2 eV的光子，那么電子的電勢能增加了多少？的光子，那么電子的電勢能增加了多少？(靜電力常量靜電力常量k9.0109Nm2/C 2)思路點撥思路點撥解答本題時應注意以下兩點：解答本題時應