知識(shí)講解-原子的核式結(jié)構(gòu)模型、玻爾的氫原子理論-(提高)

1、PAGE物理總溫習(xí)：原子的核式構(gòu)造模子、玻爾的氫原子實(shí)際編稿：李傳安審稿：張金虎【考年夜綱求】1、明白盧瑟福的原子核式構(gòu)造學(xué)說及粒子散射試驗(yàn)景象2、明白玻爾實(shí)際的要點(diǎn)及氫原子光譜、氫原子能級(jí)構(gòu)造、能級(jí)公式3、會(huì)進(jìn)展龐雜的原子躍遷方面的盤算【常識(shí)收集】【考點(diǎn)梳理】考點(diǎn)一、原子的核式構(gòu)造要點(diǎn)解釋：1、粒子散射試驗(yàn)1什么原因用粒子的散射景象能夠研討原子的構(gòu)造：原子的構(gòu)造特不嚴(yán)密，普通的方法無奈探測(cè)它。粒子是從噴射性物資如鈾跟鐳中發(fā)射出來的高速活動(dòng)的粒子，帶有兩個(gè)單元的正電荷，品質(zhì)為氫原子品質(zhì)的4倍、電子品質(zhì)的7300倍。2試驗(yàn)安裝：噴射源、金箔、熒光屏、縮小鏡跟滾動(dòng)圓盤構(gòu)成。熒光屏、縮小鏡能圍繞金箔

2、在圓周上滾動(dòng)，從而不雅看到穿過金箔偏轉(zhuǎn)角度差別的粒子。3試驗(yàn)景象：年夜局部粒子穿過金屬箔沿直線活動(dòng)；只要少少數(shù)粒子分明地遭到排擠力感化而發(fā)作年夜角度散射。絕年夜少數(shù)粒子穿過金箔后仍能沿本來偏向行進(jìn)，少數(shù)粒子發(fā)作了較年夜的偏轉(zhuǎn)，同時(shí)有少少數(shù)粒子偏轉(zhuǎn)角超越了90，有的乃至被彈回，偏轉(zhuǎn)角簡直到達(dá)180。4試驗(yàn)剖析：電子不克不及夠使粒子年夜角度散射；湯姆孫原子構(gòu)造與試驗(yàn)景象不符；少數(shù)粒子年夜角度偏轉(zhuǎn)，乃至反彈，闡明遭到年夜品質(zhì)年夜電量物資的感化。絕年夜少數(shù)粒子根本不遭到力的感化，闡明原子中絕年夜局部是空的。記著原子跟原子核標(biāo)準(zhǔn)：原子m，原子核m2、原子的核式構(gòu)造盧瑟福對(duì)粒子散射試驗(yàn)后果進(jìn)展了剖析，于1

3、911年提出了原子的核式構(gòu)造學(xué)說：在原子的核心有一個(gè)非常小的核，叫做原子核，原子的全體正電荷跟簡直一切的品質(zhì)都會(huì)合在原子核里，帶負(fù)電的電子在核外空間里繞著核扭轉(zhuǎn)。原子核所帶的單元正電荷數(shù)即是核外的電子數(shù)。原子的半徑年夜概是m，原子核的巨細(xì)約為mm?！纠}】盧瑟福經(jīng)過對(duì)粒子散射試驗(yàn)后果的剖析，提出A.原子的核式構(gòu)造模子B.原子核內(nèi)有中子存在C.電子是原子的構(gòu)成局部D.原子核是由質(zhì)子跟中子構(gòu)成的【剖析】英國物理學(xué)家盧瑟福的粒子散射試驗(yàn)的后果是絕年夜少數(shù)粒子穿過金箔后根本上仍沿原偏向行進(jìn)，但有少數(shù)粒子發(fā)作較年夜的偏轉(zhuǎn)。粒子散射試驗(yàn)只發(fā)覺原子核能夠再分，但并不觸及原子核內(nèi)的構(gòu)造。查德威克在用粒子轟擊鈹

4、核的試驗(yàn)中發(fā)覺了中子，盧瑟福用粒子轟擊氮核時(shí)發(fā)覺了質(zhì)子?！局i底】AC考點(diǎn)二、玻爾的氫原子模子要點(diǎn)解釋：1、玻爾的三條假說1軌道量子化：原子核外電子的能夠軌道是某些分破的數(shù)值；2能量形態(tài)量子化：原子只能處于與軌道量子化對(duì)應(yīng)的不延續(xù)的能量形態(tài)中，在這些形態(tài)中，原子是波動(dòng)的，不輻射能量；3躍遷假說：原子從一種定態(tài)向另一種定態(tài)躍遷時(shí)，接收或輻射必定頻率的光子，光子能量。2、氫原子能級(jí)1氫原子在各個(gè)能量形態(tài)下的能量值，叫做它的能級(jí)。最低的能級(jí)形態(tài)，即電子在離原子核近來的軌道上活動(dòng)的形態(tài)叫做基態(tài)，處于基態(tài)的原子最波動(dòng)，其余能級(jí)叫激起態(tài)。2氫原子各定態(tài)的能量值，為電子繞核活動(dòng)的動(dòng)能Ek跟電勢(shì)能Ep的代數(shù)跟。

5、由跟E113.6eV可知，氫原子各定態(tài)的能量值均為負(fù)值。因而，不克不及依照氫原子的能級(jí)公式得出氫原子各定態(tài)能量與n2成正比的過錯(cuò)論斷。3氫原子的能級(jí)圖：4氫原子核外電子繞核活動(dòng)的向心力即為原子核所帶正電荷對(duì)電子的庫侖引力。設(shè)氫原子基態(tài)軌道半徑為r1，那么由庫侖定律跟向心力公式得因而可見，氫原子基態(tài)中電子繞核活動(dòng)的動(dòng)能值恰即是基態(tài)能級(jí)的相對(duì)值，而電勢(shì)能的相對(duì)值恰即是電子動(dòng)能值的2倍。該論斷對(duì)氫原子的任何能級(jí)都成破。3、原子光譜及使用1原子光譜：元素在粘稠氣體形態(tài)下的光譜是分破的線狀譜，由一些特定頻率的光構(gòu)成，又叫原子光譜；2原子光譜的使用：每種元素的原子光譜都有本人的一組特定譜線，使用光譜剖析能

6、夠斷定物資身分。3原子的躍遷前提：只實(shí)用于光子跟原子感化而使原子在各定態(tài)之間躍遷的狀況，對(duì)于光子跟原子感化而使原子電離，那么不受此前提的限度。如基態(tài)氫原子的電離能為13.6eV，只需年夜于或即是13.6eV的光子都能被基態(tài)的氫原子接收而發(fā)作電離，只只是入射光子的能量越年夜，原子電離后發(fā)生的自在電子的動(dòng)能越年夜至于什物粒子跟原子碰撞的狀況，因?yàn)槭参锪Ｗ拥膭?dòng)能可全體或局部地為原子接收，因而只需入射粒子的動(dòng)能年夜于或即是原子某兩定態(tài)能量之差，也能夠使原子受激起而向較高能級(jí)躍遷。4原子處于激起態(tài)是不波動(dòng)的，會(huì)自發(fā)地向基態(tài)或其余較低能級(jí)躍遷。因?yàn)檫@種自發(fā)躍遷的隨機(jī)性，一個(gè)原子會(huì)有多種能夠的躍遷。假定是一

7、群原子處于激起態(tài)，那么種種能夠躍遷都市發(fā)作，因而咱們會(huì)同時(shí)失掉該種原子的全體光譜線。能夠證實(shí)第n能級(jí)的氫原子自發(fā)躍遷輻射時(shí)能收回的光譜線條數(shù)。4、電子云玻爾模子引入了量子化不雅念，但不完美。在量子力學(xué)中，核外電子并不斷定的軌道，玻爾的電子軌道，只只是是電子呈現(xiàn)概率最年夜的地點(diǎn)。把電子的概率散布用圖象表現(xiàn)時(shí)，用小斑點(diǎn)的稀疏水平代表概率的巨細(xì)，其后果好像電子在原子核四周構(gòu)成云霧，稱為“電子云。5、對(duì)氫原子能級(jí)圖還需了解以下幾多點(diǎn)11，2，3，.叫量子數(shù)，所標(biāo)數(shù)值為該能級(jí)的能量值。越往上能級(jí)差越小越密，能量值越年夜；越往下能級(jí)差越年夜越稀，能量值越小。2從低能級(jí)向高能級(jí)躍遷時(shí)要接收能量圖上：由下向上

8、接收能量，從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)要放出能量圖上：由上向下放出能量，也叫輻射能量。3光譜線條數(shù)：第n能級(jí)的氫原子自發(fā)躍遷輻射時(shí)能收回的光譜線條數(shù)。如：處于n=3的激起態(tài)的一群氫原子自發(fā)躍遷時(shí)，發(fā)生三條光譜線，如圖。處于n=4的激起態(tài)的一群氫原子自發(fā)躍遷時(shí)，發(fā)生六條光譜線。4原子的躍遷前提：實(shí)用于光子跟原子感化而使原子在各定態(tài)之間躍遷的狀況。如：處于n=1即基態(tài)的氫原子當(dāng)接收的能量恰好即是13.63.4=10.2eV時(shí)，躍遷到n=2的激起態(tài)。假如用10.6eV的光子照耀，10.6eV年夜于10.2eV那么不克不及躍遷。假如用10.0eV的光子照耀，10.0eV小于10.2eV也不克不及躍遷。即接收

9、的能量恰好即是兩個(gè)能級(jí)差是，才干發(fā)作躍遷。5各能級(jí)的能量值也是氫原子在該能級(jí)的電離能。假定能量年夜于氫原子的電離能13.6eV，它足以使氫原子電離使電子離開核的約束而成為自在電子，因而不受氫原子能級(jí)間躍遷前提的限度。假如用14eV的光子照耀處于基態(tài)的氫原子時(shí)，使氫原子電離而發(fā)作躍遷。假如用3.5eV的光子照耀處于n=2能級(jí)的氫原子時(shí)，也能使氫原子電離而發(fā)作躍遷。6用電子去碰撞氫原子：電子是什物粒子，假定用電子去碰撞氫原子時(shí)，入射電子的動(dòng)能可全體或局部地被氫原子接收，因而只需入射電子的動(dòng)能年夜于或即是基態(tài)跟某個(gè)激起態(tài)的能量之差，也可使氫原子激起。如：用11eV的電子碰撞處于基態(tài)的氫原子，11eV

10、年夜于10.2eV，也可使氫原子激起。7由可知，能級(jí)差越年夜，光譜線的頻率越高，波長越短。如圖中光譜線能級(jí)差最小，頻率最低，波長最長。光譜線能級(jí)差最年夜，頻率最高，波長最短。8紫外線、可見光、紅外線的范疇如圖。由圖可知：可見光的范疇是從高能級(jí)到第2個(gè)能級(jí)之間的光芒，但并不是一切的光芒，光譜線能級(jí)差為為可見光。光譜線能級(jí)差為為紅外線。為紅外線。光譜線能級(jí)差為為可見光。光譜線能級(jí)差為為紅外線。由此可見：可見光為、的光芒。為紫外線，都為紫外線。【典范例題】范例一、對(duì)盧瑟福核式構(gòu)造的了解及使用例1、盧瑟福跟他的助手做粒子轟擊金箔試驗(yàn)，取得了主要發(fā)覺：1對(duì)于粒子散射試驗(yàn)的后果，以下說法準(zhǔn)確的選項(xiàng)是A.證

11、實(shí)了質(zhì)子的存在B.證實(shí)了原子核是由質(zhì)子跟中子構(gòu)成的C.證實(shí)了原子的全體正電荷跟簡直全體品質(zhì)都會(huì)合在一個(gè)非常小的核里D.證實(shí)了原子中的電子只能在某些軌道上活動(dòng)2在粒子散射試驗(yàn)中，現(xiàn)有一個(gè)粒子以的速率去轟擊金箔，假定金原子的核電荷數(shù)為79.求該粒子與金原子核間的近來間隔。曾經(jīng)明白帶電粒子在點(diǎn)電荷電場(chǎng)中的電勢(shì)能表白式為，粒子品質(zhì)為【思緒點(diǎn)撥】1依照盧瑟福核式構(gòu)造實(shí)際剖析；2粒子散射試驗(yàn)使人們看法到原子的核式構(gòu)造，從能量轉(zhuǎn)化角度看，當(dāng)粒子瀕臨原子核活動(dòng)時(shí)，粒子的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能，到達(dá)近來間隔時(shí)，動(dòng)能全體轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能，能夠預(yù)算原子核的巨細(xì)?！局i底】1C2【剖析】1粒子散射試驗(yàn)發(fā)覺了原子核內(nèi)存在一個(gè)會(huì)合了

12、全體正電荷跟簡直全體品質(zhì)的核，數(shù)年后盧瑟福發(fā)覺核內(nèi)有質(zhì)子并猜測(cè)核內(nèi)存在中子，因而C對(duì)，AB錯(cuò)；玻爾發(fā)覺了電子軌道量子化，D錯(cuò)。2設(shè)粒子與原子核發(fā)作對(duì)心碰撞時(shí)所能到達(dá)的最小間隔為d，依照能量守恒解得?！究偨Y(jié)升華】粒子轟擊金箔并不是直截了當(dāng)打仗原子核，因而只能是近似預(yù)算原子核的巨細(xì)。觸類旁通【變式1】盧瑟福經(jīng)過粒子散射試驗(yàn)，推斷出原子的核心有一個(gè)非常小的核，并由此提出了原子的核式構(gòu)造。如以下圖的破體表現(xiàn)圖中，、兩條實(shí)線表現(xiàn)粒子活動(dòng)的軌跡，那么沿所示偏向射向原子核的粒子能夠的活動(dòng)軌跡為虛線中的A軌跡aB軌跡bC軌跡cD軌跡d【謎底】A【剖析】盧瑟福經(jīng)過粒子散射并由此提出了原子的核式構(gòu)造模子，正電荷全

13、體會(huì)合在原子核內(nèi)，粒子帶正電，同種電荷互相排擠，因而沿所示偏向射向原子核的粒子能夠的活動(dòng)軌跡剖析：射入偏向離原子核較近，應(yīng)當(dāng)在快瀕臨原子核時(shí)就發(fā)作偏轉(zhuǎn)，離原子核越近，偏轉(zhuǎn)越年夜，顯然a能夠，b是不克不及夠的，c沿直線活動(dòng)更不克不及夠，d過了原子核才偏轉(zhuǎn)，同時(shí)偏轉(zhuǎn)偏向過錯(cuò)，應(yīng)為排擠力，應(yīng)選A。【變式2】福建卷以下有關(guān)原子構(gòu)造跟原子核的看法，此中準(zhǔn)確的選項(xiàng)是()A.射線是高速活動(dòng)的電子流B.氫原子輻射光子后，其繞核活動(dòng)的電子動(dòng)能增年夜C.太陽輻射能量的要緊起源是太陽中發(fā)作的重核裂變D.的半衰期是5天，100克經(jīng)過10天后還剩下50克【謎底】B【剖析】射線是光子流，選項(xiàng)A過錯(cuò)；氫原子輻射光子后能量減

14、小，軌道半徑減小，其繞核活動(dòng)的電子動(dòng)能增年夜，總能量減小，選項(xiàng)B準(zhǔn)確；太陽輻射能量的要緊起源是太陽中發(fā)作的氫核聚變，選項(xiàng)C過錯(cuò)；由，得，選項(xiàng)D過錯(cuò)。應(yīng)選B。例2、2016天津物理學(xué)家經(jīng)過對(duì)試驗(yàn)的深化不雅看跟研討，取得準(zhǔn)確的迷信認(rèn)知，推進(jìn)物理學(xué)的開展，以下說法契合現(xiàn)實(shí)的是A、赫茲經(jīng)過一系列試驗(yàn)證實(shí)了麥克斯韋對(duì)于光的電磁實(shí)際B、查德威克用粒子轟擊取得反沖核，發(fā)覺了中子C、貝克勒爾發(fā)覺的自然噴射性向下，闡明原子核有龐雜構(gòu)造D、盧瑟福經(jīng)過對(duì)陰極射線的研討，提出了原子核式構(gòu)造模子【謎底】AC【剖析】麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在，赫茲經(jīng)過試驗(yàn)證實(shí)了麥克斯韋的電磁實(shí)際，選項(xiàng)A準(zhǔn)確；盧瑟福用粒子轟擊，取得反沖核

15、，發(fā)覺了質(zhì)子，選項(xiàng)B過錯(cuò)；貝克勒爾發(fā)覺的自然噴射性景象，闡明原子核存在龐雜構(gòu)造，選項(xiàng)C準(zhǔn)確；盧瑟福經(jīng)過對(duì)粒子散射試驗(yàn)的研討，提出了原子的核式構(gòu)造模子，選項(xiàng)D過錯(cuò)。應(yīng)選AC。觸類旁通【變式】高速粒子在重原子核電場(chǎng)感化下的散射景象如以下圖，虛線表現(xiàn)粒子活動(dòng)的軌跡，實(shí)線表現(xiàn)重核各等勢(shì)面，設(shè)粒子經(jīng)過a、b、c三點(diǎn)時(shí)的速率分不為、，電勢(shì)能分不為、，其關(guān)聯(lián)為A.，B.，C.，D.，【謎底】D【剖析】金原子核跟粒子都帶正電，粒子在瀕臨金核進(jìn)程中需不時(shí)克制庫侖斥力做功，它的動(dòng)能減小，速率減小，電勢(shì)能添加；粒子在闊別金核進(jìn)程中庫侖斥力不時(shí)對(duì)它做功，它的動(dòng)能增年夜，速率增年夜，電勢(shì)能減小。因而這三個(gè)地位的速率巨細(xì)

16、關(guān)聯(lián)跟電勢(shì)能巨細(xì)關(guān)聯(lián)為：，應(yīng)選D。范例二、氫原子的能級(jí)躍遷【高清講堂：原子物理例3】例3、如以下圖為氫原子的能級(jí)表現(xiàn)圖，一群氫原子處于n=3的激起態(tài)，在向較低能級(jí)躍遷的進(jìn)程中向外收回光子，用這些光照耀逸出功為2.49eV的金屬鈉，以下說法準(zhǔn)確的選項(xiàng)是A這群氫原子能收回三種頻率差別的光，此中從n=3躍遷到n=2所收回的光波長最短B這群氫原子能收回兩種頻率差別的光，此中從n=3躍遷到n=1所收回的光頻率最高C金屬鈉外表所收回的光電子的初動(dòng)能最年夜值為11.11eVD金屬鈉外表所收回的光電子的初動(dòng)能最年夜值為9.60eV【思緒點(diǎn)撥】明白氫原子的能級(jí)公式跟躍遷時(shí)輻射光子能量即是能級(jí)差值。明白光的波長跟

17、頻率的關(guān)聯(lián)。【謎底】D【剖析】一群氫原子處于n=3的激起態(tài)，在向較低能級(jí)躍遷的進(jìn)程中能收回三種頻率差別的光，此中從n=3躍遷到n=1所收回的光波長最短，頻率最年夜，AB過錯(cuò)；輻射出光子最年夜能量為3.40eV13.60eV=12.09eV，逸出功為2.49eV，金屬鈉外表所收回的光電子的初動(dòng)能最年夜值為12.09eV2.49eV=9.60eV，C過錯(cuò)，D準(zhǔn)確，應(yīng)選D?！究偨Y(jié)升華】氫原子躍遷時(shí)輻射光子能量即是能級(jí)差值，收回必定頻率的光，光的波長跟頻率的關(guān)聯(lián)等在考點(diǎn)二中曾經(jīng)具體總結(jié)了，要純熟使用，還要能與相干常識(shí)綜合解題，此題觸及頻率、波長、能量，因而與光電效應(yīng)、光的干預(yù)衍射綜合起來就非常罕見了。

18、觸類旁通【變式1】如圖為氫原子能級(jí)圖表現(xiàn)圖的一局部，那么氫原子A.從n=4能級(jí)躍遷到n=3能級(jí)比從n=3能級(jí)躍遷到n=2能級(jí)輻射出的電磁波的波長長B.從n=5能級(jí)躍遷到n=1能級(jí)比從n=5能級(jí)躍遷到n=4能級(jí)輻射出的電磁波的速率年夜C.處于差別能級(jí)時(shí)，核外電子在遍地呈現(xiàn)的概率是一樣的D.從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)，氫原子核必定向外輻射出能量【謎底】A【剖析】輻射出的電磁波的能量，的間隔即能級(jí)差小于的間隔即能級(jí)差，能級(jí)差小的波長長，A對(duì)；電磁波在真空中速率基本上光速c，B錯(cuò)；處于差別能級(jí)時(shí)，核外電子在遍地呈現(xiàn)的概率是紛歧樣的，C也錯(cuò)；從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)，是氫原子必定向外輻射出能量，不是原子核輻射

19、能量，D也錯(cuò)。應(yīng)選A?！咀兪?】氫原子第能級(jí)的能量為，此中為基態(tài)能量。當(dāng)氫原子由第4能級(jí)躍遷到第2能級(jí)時(shí)，收回光子的頻率為；假定氫原子由第2能級(jí)躍遷到基態(tài)，收回光子的頻率為，那么_?！局i底】【剖析】1由躍遷實(shí)際，因而【變式3】A.從高能級(jí)向n=1能級(jí)躍遷時(shí)收回的光的波長比可見光的短B.從高能級(jí)向n=2能級(jí)躍遷時(shí)收回的光均為可見光C.從高能級(jí)向n=3能級(jí)躍遷時(shí)收回的光的頻率比可見光的高D.從n=3能級(jí)向n=2能級(jí)躍遷時(shí)收回的光為可見光【謎底】AD【剖析】A、從高能級(jí)向n=1能級(jí)躍遷時(shí)，依照能級(jí)間躍遷光子能量滿意，放出光子的能量年夜于10.20eV，光子頻率年夜于可見光光子頻率，依照，放出的光的波

20、長比可見光的短，A準(zhǔn)確；B、從高能級(jí)向n=2能級(jí)躍遷時(shí)，放出的光子能量最年夜為3.40eV，能夠年夜于3.11eV，故B過錯(cuò)；C、從高能級(jí)向n=3能級(jí)躍遷時(shí)收回的光的能量最年夜為1.51eV，小于可見光的能量，故C過錯(cuò)；D、從n=4能級(jí)向n=2能級(jí)躍遷時(shí)收回的光子能量為2.55eV為可見光，D準(zhǔn)確，應(yīng)選AD?！咀兪?】氫原子能級(jí)如以下圖，一群原處于n4能級(jí)的氫原子回到n1的形態(tài)進(jìn)程中A放出三種頻率差別的光子B放出六種頻率差別的光子C放出的光子的最年夜能量為12.75eV，最小能量是0.66eVD放出的光能夠使逸出功為13.0eV的金屬發(fā)作光電效應(yīng)【謎底】BC【剖析】處于n4能級(jí)的氫原子回到n1的形態(tài)進(jìn)程中放出六條光芒，A錯(cuò)B對(duì)；放出的光子的最年夜能量為的光芒，最年夜能量值為0.8513.6eV=12.75eV；最小能量為【高清講堂：原子物理例2】例4、處于基態(tài)的一群氫原子受某種單色光的照耀時(shí)，只發(fā)射波長為1、2、3的三種單色光，且123，那么照耀光的波長為A.B.C.D.【思緒點(diǎn)撥】依照氫原子能放出三種頻率的光，推斷如今氫原子處在第幾多能級(jí)，而后盤算從基態(tài)躍遷到該能級(jí)需求幾多能量，盤算能量時(shí)依照能級(jí)之間能量差跟放出光子能量之間的關(guān)聯(lián)盤算，同時(shí)明白頻率、波長、光