高二物理人教版選修3-5課件：第十八章 原子結(jié)構(gòu)

1、第十八章原子結(jié)構(gòu)學(xué)案5章末總結(jié)專題整合自我檢測網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建原子結(jié)構(gòu)電子流核式能量軌道Em-En一、對(duì)粒子散射實(shí)驗(yàn)及核式結(jié)構(gòu)模型的理解專題整合1實(shí)驗(yàn)結(jié)果：粒子穿過金箔后，絕大多數(shù)粒子仍沿原來的方向前進(jìn)；少數(shù)粒子有較大的偏轉(zhuǎn)；極少數(shù)粒子的偏轉(zhuǎn)角度超過90，有的甚至被彈回，偏轉(zhuǎn)角達(dá)到180.2核式結(jié)構(gòu)學(xué)說：在原子的中心有一個(gè)很小的原子核，原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核內(nèi)，電子繞核運(yùn)轉(zhuǎn)3原子核的組成與尺度(1)原子核的組成：由質(zhì)子和中子組成，原子核的電荷數(shù)等于原子核中的質(zhì)子數(shù)(2)原子核的大?。簩?shí)驗(yàn)確定的原子核半徑的數(shù)量級(jí)為1015 m，而原子的半徑的數(shù)量級(jí)是1010 m因而原子內(nèi)部

2、十分“空曠”例1關(guān)于粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析，下列說法正確的是()A絕大多數(shù)粒子沿原方向運(yùn)動(dòng)，說明正電荷在原子內(nèi)均勻分布，使粒子受力平衡的結(jié)果B絕大多數(shù)粒子沿原方向運(yùn)動(dòng)，說明這些粒子未受到明顯的力的作用，說明原子內(nèi)大部分空間是空的C極少數(shù)粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，說明原子內(nèi)質(zhì)量和電荷量比粒子大得多的粒子在原子內(nèi)分布空間很小D極少數(shù)粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，說明原子內(nèi)的電子對(duì)粒子的吸引力很大解析在粒子散射實(shí)驗(yàn)中，絕大多數(shù)粒子沿原方向運(yùn)動(dòng)，說明這些粒子未受到原子核明顯的力的作用，也說明原子核相對(duì)原子來講很小，原子內(nèi)大部分空間是空的，故A錯(cuò)，B對(duì)；極少數(shù)粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，說明會(huì)受到原子核明顯的力的作用的空間在原

3、子內(nèi)很小，粒子偏轉(zhuǎn)而原子核未動(dòng)，說明原子核的質(zhì)量和電荷量遠(yuǎn)大于粒子的質(zhì)量和電荷量，電子的質(zhì)量遠(yuǎn)小于粒子的質(zhì)量，粒子打在電子上，不會(huì)有明顯偏轉(zhuǎn)，故C對(duì)，D錯(cuò)答案BC二、對(duì)玻爾原子模型及原子能級(jí)躍遷的理解1玻爾原子模型(1)原子只能處于一系列能量不連續(xù)的狀態(tài)中，具有確定能量的穩(wěn)定狀態(tài)叫做定態(tài)，能量最低的狀態(tài)叫基態(tài)，其他的狀態(tài)叫做激發(fā)態(tài)(2)頻率條件當(dāng)電子從能量較高的定態(tài)軌道(Em)躍遷到能量較低的定態(tài)軌道(En)時(shí)會(huì)放出能量為h的光子，則：hEmEn.反之，當(dāng)電子吸收光子時(shí)會(huì)從較低的能量態(tài)躍遷到較高的能量態(tài)，吸收的光子能量同樣由頻率條件決定(3)原子的不同能量狀態(tài)對(duì)應(yīng)電子的不同運(yùn)行軌道2氫原子能級(jí)

4、躍遷(1)氫原子的能級(jí)對(duì)于氫原子而言，基態(tài)能級(jí)：E113.6 eV.(2)氫原子的能級(jí)圖氫原子的能級(jí)圖如圖1所示圖1(1)求電子在基態(tài)軌道上運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能；(2)有一群氫原子處于量子數(shù)n3的激發(fā)態(tài)，畫一張能級(jí)圖，在圖上用箭頭標(biāo)明這些氫原子能發(fā)出的光譜線能發(fā)出的光譜線分別為32、21、31共3種，能級(jí)圖如圖所示(3)計(jì)算這幾種光譜線中最短的波長(靜電力常量k9109 Nm2/C2，電子電荷量e1.61019 C，普朗克常量h6.631034 Js，真空中光速c3108 m/s)解析由E3向E1躍遷時(shí)發(fā)出的光子頻率最大，波長最短三、原子的能級(jí)躍遷與電離1能級(jí)躍遷包括輻射躍遷和吸收躍遷，可表示如下：2當(dāng)

5、光子能量大于或等于13.6 eV時(shí)，也可以被處于基態(tài)的氫原子吸收，使氫原子電離；當(dāng)處于基態(tài)的氫原子吸收的光子能量大于13.6 eV時(shí)，氫原子電離后，電子具有一定的初動(dòng)能3原子還可吸收外來實(shí)物粒子(例如自由電子)的能量而被激發(fā)由于實(shí)物粒子的動(dòng)能可全部或部分被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大于或等于兩能級(jí)的能量差(EEmEn)，均可使原子發(fā)生能級(jí)躍遷例3如圖2所示，A、B、C分別表示三種不同能級(jí)躍遷時(shí)放出的光子由圖可以判定()A用波長為600 nm的X射線照射，可以使穩(wěn)定的氫原子電離B用能量是10.2 eV的光子可以激發(fā)處于基態(tài)的氫原子C用能量是2.5 eV的光子入射，可以使基態(tài)的氫原子激發(fā)D用

6、能量是11.0 eV的外來電子，可以使處于基態(tài)的氫原子激發(fā)圖2解析“穩(wěn)定的氫原子”指處于基態(tài)的氫原子，要使其電離，光子的能量必須大于或等于13.6 eV，而波長為600 nm的X射線的能量為因EE2E1(3.4) eV(13.6) eV10.2 eV，故10.2 eV的光子可以使氫原子從基態(tài)躍遷到n2的激發(fā)態(tài)，B正確；2.5 eV的光子能量不等于任何其他能級(jí)與基態(tài)的能級(jí)差，因此不能使氫原子發(fā)生躍遷，C錯(cuò)誤；外來的電子可以將10.2 eV的能量傳遞給氫原子，使它激發(fā)，外來電子還剩余11.0 eV10.2 eV0.8 eV的能量，D正確答案BD針對(duì)訓(xùn)練一個(gè)氫原子處于基態(tài)，用光子能量為15 eV的電

7、磁波去照射該原子，問能否使氫原子電離？若能使之電離，則電子被電離后所具有的動(dòng)能是多大？解析氫原子從基態(tài)n1被完全電離至少需要吸收13.6 eV的能量所以15 eV的光子能使之電離，由能量守恒可知，完全電離后還剩余動(dòng)能Ek15 eV13.6 eV1.4 eV.答案能1.4 eV1(對(duì)核式結(jié)構(gòu)模型的理解)在粒子散射實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)粒子最接近金原子核時(shí)，下列說法正確的是()A動(dòng)能最小B電勢(shì)能最小C粒子和金原子核組成的系統(tǒng)的能量最小D加速度最小自我檢測解析在粒子散射實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)粒子接近金原子核時(shí)，金原子核對(duì)粒子的作用力是斥力，對(duì)粒子做負(fù)功，電勢(shì)能增加，動(dòng)能減小，當(dāng)粒子離金原子核最近時(shí)，它們之間的庫侖力最大，粒

8、子的動(dòng)能最小由于受到的金原子核外電子的作用相對(duì)較小，與金原子核對(duì)粒子的庫侖力相比，可以忽略，因此只有庫侖力做功，所以機(jī)械能和電勢(shì)能整體上是守恒的，故系統(tǒng)的能量可以認(rèn)為不變綜上所述，正確選項(xiàng)應(yīng)為A.答案A2(對(duì)氫原子能級(jí)躍遷的理解)如圖3所示是玻爾理論中氫原子的能級(jí)圖，現(xiàn)讓一束單色光照射一群處于基態(tài)的氫原子，受激發(fā)的氫原子能自發(fā)地輻射出三種不同頻率的光，則照射氫原子的單色光的光子能量為()A13.6 eV B12.09 eVC10.2 eV D3.4 eV圖3解析受激發(fā)的氫原子能自發(fā)地輻射出三種不同頻率的光，說明激發(fā)的氫原子處于第3能級(jí)，則照射氫原子的單色光的光子能量為EE3E112.09 eV

9、，故B正確答案B3(原子的能級(jí)躍遷和電離問題)氫原子能級(jí)的示意圖如圖4所示，大量氫原子從n4的能級(jí)向 n2 的能級(jí)躍遷時(shí)輻射出可見光a，從n3的能級(jí)向n2的能級(jí)躍遷時(shí)輻射出可見光b，則()圖4A可見光光子能量范圍在1.62 eV到2.11 eV之間B氫原子從n4的能級(jí)向n3的能級(jí)躍遷時(shí)會(huì)輻射出紫外線Ca光的頻率大于b光的頻率D氫原子在n2的能級(jí)可吸收任意頻率的光而發(fā)生電離解析由能級(jí)躍遷公式EEmEn得：E1E4E20.85 eV(3.4 eV)2.55 eVE2E3E21.51 eV(3.4 eV)1.89 Ev故A錯(cuò)；E3E4E30.85 eV(1.51 eV)0.66 eV，所以氫原子從n4的能級(jí)向n3的能級(jí)躍遷時(shí)能量差對(duì)應(yīng)的光子處于紅外線波段，B錯(cuò)；氫原子在n2的能級(jí)時(shí)能量為3.4 eV，所以只有吸收光子能量大于等于3.4 eV時(shí)才能電離，D錯(cuò)答案C4(氫原子的能級(jí)躍遷)如圖5所示為氫原子能級(jí)的示意圖現(xiàn)有大量的氫原子處于n4的激發(fā)態(tài)當(dāng)向低能級(jí)躍遷時(shí)將輻射出若干不同頻率的光關(guān)于這些光，下列說法正確的是()圖5A最容易表現(xiàn)出衍射現(xiàn)象的光是由n4能級(jí)躍遷到n1能級(jí)產(chǎn)生的B頻率最小的光是由n2能級(jí)躍遷到n1能級(jí)產(chǎn)生的C這些氫原子總共可輻射出3種不同頻率的光D用n2能級(jí)躍遷到n1能級(jí)輻射出的光照射逸出功為6.34 eV的金屬箔能發(fā)生光電效應(yīng)解析在該題中，從n4的激