第一課時原子結構

第一課時原子結構第一頁，共三十七頁，2022年，8月28日第二頁，共三十七頁，2022年，8月28日第三頁，共三十七頁，2022年，8月28日一、盧瑟福的核式結構

1897年湯姆生發(fā)現了電子，說明原子內還有帶正電的物質。

1、湯姆遜的原子結構模型

原子是一個球體，正電荷均勻分布在整個球內，電子像

“棗糕”里的棗子那樣鑲嵌在原子里。第四頁，共三十七頁，2022年，8月28日（1）、實驗器材：放射源、金泊、熒光屏、顯微鏡，整個裝置放在一個真空容器內。研究方法：用高速的粒子去轟擊物體，然后觀察現象，得出結論。1、α粒子散射實驗第五頁，共三十七頁，2022年，8月28日用α粒子轟擊金箔，(1)結果大多數α粒子穿過金箔后沿原方向前進，(2)少數α粒子發(fā)生了較大的偏轉，(3)極少數α粒子偏轉角度超過90°，(4)有的甚至被彈回.實驗結果：第六頁，共三十七頁，2022年，8月28日2、湯姆遜的原子結構模型的缺陷電子質量小，像塵埃；α粒子質量大(7000倍），像子彈，具有較大的動能。正電荷均勻分布作用力抵消湯姆生原子模型不能解釋α粒子的散射實驗結果中的大角度散射現象，因而被否定第七頁，共三十七頁，2022年，8月28日原子和原子核的大?。涸拥拇笮盗考壌蠹s是10-10m，原子核的大小數量級在10-15～10-14m之間.在原子的中心有一個很小的核，叫做原子核，原子的全部正電荷和幾乎全部質量都集中在原子核里帶負電的電子在核外空間繞著核旋轉。原子核所帶的正電荷數等于核外電子數，所以整個原子是中性的，電子繞核運動的向心力就是核對它的庫侖力.盧瑟福的原子核式結構；第八頁，共三十七頁，2022年，8月28日現象說明α粒子絕大多數不偏轉；原因是它們運動過程中沒有受到阻礙，說明原子內幾乎是“空”的．α粒子少數發(fā)生較大偏轉；說明有帶正電的物質對α粒子產生庫侖斥力的作用α粒子極小數發(fā)生大角度偏轉。它們和某種物質發(fā)生了撞擊，而且這種物質占據了很小的空間．盧瑟福成功解釋α粒子散射現象第九頁，共三十七頁，2022年，8月28日例1．對α粒子散射實驗裝置的描述，你認為正確的有:（)A．實驗器材有放射源、金箔、熒光屏、顯微鏡；

B．金箔的厚度對實驗無影響；

C．如果不用金箔改用鋁箔，就不會發(fā)生散射現象；

D．實驗裝置放在空氣中和真空中都可以。

E.使α粒子發(fā)生明顯偏轉的力是來自帶正電的核及核外電子，當α粒子接近核時是核的推斥力使α粒子發(fā)生明顯偏轉，當α粒子接近電子時，是電子的吸引力使之發(fā)生明顯偏轉；

F．實驗表明原子中心有一個極小的核，它占有原子體積的極小部分；

D．實驗表明原子中心的核帶有原子的全部正電及全部質量。

AFD第十頁，共三十七頁，2022年，8月28日盧瑟福的困難：電子在原子核外繞原子核做高速的旋轉。經典電磁理論的矛盾：（1）經典電磁理論對原子核式結構的解釋中認為，原子是不穩(wěn)定的，電子繞核旋轉，并不斷向外輻射電磁波，因此電子的能量不斷衰減，最終電子隕落到原子核上；事實上原子是穩(wěn)定的.（2）經典電磁理論認為原子發(fā)射的光譜，由于原子能量逐漸衰減，因此其輻射的電磁波的頻率應當是連續(xù)的；事實上原子發(fā)生產生的光譜是不連續(xù)的.第十一頁，共三十七頁，2022年，8月28日4、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，光子的能量由這兩種定態(tài)的能量差決定，即二、玻爾的原子模型1、圍繞原子核運動的電子軌道半徑只能是某些分立的數值，這些現象叫做軌道量子化；3、不同的軌道對應著不同的狀態(tài)，盡管電子在做變速運動，卻不輻射能量，因此這些狀態(tài)是穩(wěn)定的；2、原子在不同的狀態(tài)（軌道）之中具有不同的能量，所以原子的能量也是量子化的。玻爾E初

E終

hv（不同軌道——不同狀態(tài)——不同能量）（量子化——不連續(xù)）第十二頁，共三十七頁，2022年，8月28日１-13.6氫原子的能級圖：２３４５-3.4-1.51-0.85-0.540eVnE∞吸收能量放出能量－－－－－－－－－－－－－－－－－（軌道越高，總能量越大，勢能越大，動能越小。）第十三頁，共三十七頁，2022年，8月28日2、基態(tài)：這時電子在離核最近的軌道上運動，這種定態(tài)叫基態(tài)。（n是正整數，叫量子數。）三、能級：1、能級：氫原子的各個定態(tài)的能量值，叫它的能級。（從能級圖中總結各定態(tài)的能量特點）3、激發(fā)態(tài)：除基態(tài)以外的能量較高的其他能級，叫做激發(fā)態(tài)。（缺陷：只能解釋氫原子光譜）

四、電子云原子中的電子，在空間出現的位置及運動，無法用坐標和軌跡表示，各處出現的概率只能用云霧狀的圖表示，稱為電子云。第十四頁，共三十七頁，2022年，8月28日例1、根據玻爾理論，若電子E初>E末，則：

A、電子躍遷時，釋放光子表現為發(fā)光現象

B、電子躍遷時，吸收光子，其他物體發(fā)出的光被原子吸收

C、若氫原子處于基態(tài)，提供一個1.1ev的能量，氫原子的電子將躍遷

D、若氫原子的電子在激發(fā)態(tài)2到4之間躍遷，能得到3種顏色的光例2、處于n=1的氫原子，下列能量可以被吸收的是

A、13.6evB、10.2evC、12.29evD、3.4ev

第十五頁，共三十七頁，2022年，8月28日例3、一個氫原子處于第3能級時，外面射來一個波長為

6.63×10-7m的光子，下列說法正確的是

A、

氫原子不吸收這個光子，光子穿過氫原子。

B、

氫原子被電離，電離后的電子動能約為0.36ev。

C、

氫原子被電離，電離后的電子動能為0。

D、

氫原子吸收光子，但不電離。第十六頁，共三十七頁，2022年，8月28日四.能量吸收

1.原子沒電離

E光=Em-En

若m是正整數,此光子的能量可以被吸收.2.原子被電離任何數值的光子能量都能被吸收.

被電離出來的電子動能:EK=hv-W(W=E∞-En)光子提供能量電子提供能量:任何能量都能被吸收.第十七頁，共三十七頁，2022年，8月28日（1）能級公式En=E1/n2=-13.6/n2(eV)幾個重要的關系式（2）躍遷公式hγ=E2-E1（3）半徑公式rn=n2r1=0.53×10-10n2(m)（4）動能跟n的關系由ke2/rn

2=mv2/rn得EKn=1/2mvn2

=ke2／2rn∝1/n2（5）速度跟n的關系（6）周期跟n的關系關系式（5）（6）跟衛(wèi)星繞地球運轉的情況相似。返回第十八頁，共三十七頁，2022年，8月28日氫光譜0.41010.65620.48610.4340μm返回第十九頁，共三十七頁，2022年，8月28日四.玻爾理論的局限性：玻爾理論能夠十分圓滿地解釋氫光譜并且預言了氫原子輻射電磁波譜的問題，其成功之處在于引進了量子化的觀點；但是，在解釋其它原子光譜時遇到了很大的困難，因為玻爾理論過多地保留了經典理論。牛頓力學只適用于低速運動（相對于光速）的宏觀物體，對于微觀粒子的運動，牛頓力學不適用了。返回第二十頁，共三十七頁，2022年，8月28日

一切運動著的物體，小到電子、質子，大到行星、太陽，都有一種波跟它對應，這種波叫做物質波。（德布羅意波）五.物質波德布羅意公式—λ=h/p=h/mv返回四、電子云原子中的電子，在空間出現的位置及運動，無法用坐標和軌跡表示，各處出現的概率只能用云霧狀的圖表示，稱為電子云。第二十一頁，共三十七頁，2022年，8月28日例1、玻爾原子模型中所做的假設有（）

A、原子處于定態(tài)的能量狀態(tài)時，雖然電子做加速運動，但并不向外輻射能量。

B、原子的不同能量狀態(tài)與電子沿不同的圓軌道繞核運動相對應，而電子的可能軌道的分布是不連續(xù)的。

C、電子從一個軌道躍遷到另一軌道時，輻射（或吸收）一定頻率的光子。

D、電子躍遷時輻射的光子的頻率等于電子繞核做圓周運動的頻率。ABC返回第二十二頁，共三十七頁，2022年，8月28日例2、按照玻爾理論,氫原子處在量子數為n=2和n=3的定態(tài)時,其相應的原子能量的絕對值之比E2:E3=______9︰4返回第二十三頁，共三十七頁，2022年，8月28日

【例6】已知氫原子在基態(tài)時電子軌道半徑r1=0.53×10-10

m，能量為E1=-13.6eV。靜電力常量為k=9×109N·m2/C2，普朗克常量為h=6.63×10-34

J·s。求：（1）電子在基態(tài)軌道上運動的動能；（2）氫原子處于第四能級的激發(fā)態(tài)躍遷到第二能級的激發(fā)態(tài)時，輻射的光波的波長是多少？【解答】（1）電子繞核做圓周運動所需的向心力由庫侖力提供。即：可見基態(tài)軌道上運動的動能跟總能量-13.6eV的絕對值相等，而電勢能為：EP=E-EK=-27.2eV其絕對值恰好為動能的2倍第二十四頁，共三十七頁，2022年，8月28日（2）氫原子從第四能級躍遷到第二能級時據玻爾理論的躍遷假設有：返回第二十五頁，共三十七頁，2022年，8月28日

下面說法正確的是（）（A光子射到金屬表面時，可能有電子發(fā)出（B）光子射到金屬表面時，一定有電子發(fā)出（C）電子轟擊金屬表面時，可能有光子發(fā)出（D）電子轟擊金屬表面時，一定沒有光子發(fā)出AC2002年全國高考1.返回第二十六頁，共三十七頁，2022年，8月28日

例3、如圖給出氫原子最低的四個能級，大量氫原子在這些能級之間躍遷所輻射的光子的頻率最多有＿＿種，其中最小的頻率等于＿＿＿＿＿赫（保留兩個數字）。h=6.63×10–34J·SE（eV）－3.42－1.513－0.854－13.61n61.6×1014返回第二十七頁，共三十七頁，2022年，8月28日1998年全國高考

20.處于基態(tài)的氫原子在某單色光束照射下，只能發(fā)出頻率為ν1，ν2，ν3的三種光，且ν1＜ν2＜ν3，則該照射光的光子能量為

[]A.hν1B.hν2C.hν3D.h（ν1+ν2+ν3）E（eV）－3.42－1.513－0.854－13.61nC返回第二十八頁，共三十七頁，2022年，8月28日

處于基態(tài)的一群氫原子受某種單色光的照射時，只發(fā)射波長為的三種單色光，且，則照射光的波長為()－1.51－3.4E（eV）23－13.61nλ1λ3λ2

D2002年全國高考試題3返回第二十九頁，共三十七頁，2022年，8月28日

例4、氫原子的能級公式可簡化為En=－13.6／n2電子伏,其中n=1、2、3……。有一群處于基態(tài)的氫原子,其中躍遷到n=2、3、4激發(fā)態(tài)的氫原子吸收能量分別為＿＿＿，＿＿＿，＿＿＿。處于這些激發(fā)態(tài)的氫原子在躍遷過程中可能發(fā)出＿＿種不同頻率光,最短波長等于＿＿＿＿＿10.2eV12.09eV12.75eV61.0×10－7米返回第三十頁，共三十七頁，2022年，8月28日

例5、欲使處于基態(tài)的氫原子激發(fā)，下列措施可行的是：（）

A.用10.2eV的光子照射.B.用11.5eV的光子照射.C.用14eV的光子照射.D.用11.5eV的電子碰撞.E.用10eV的電子碰撞.提示：原子的躍遷公式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;ACD光子和原子作用而使原子電離時則不受此條件的限制實物粒子與原子相互作用而使原子激發(fā)時，粒子的能量也不受上述條件的限制。返回第三十一頁，共三十七頁，2022年，8月28日根據玻爾理論，氫原子由外層軌道躍遷到內層軌道后[]A.原子的能量增加，電子的動能減小B.原子的能量增加，電子的動能增加C.原子的能量減少，電子的動能減小D.原子的能量減少，電子的動能增加

D1996年全國高考返回第三十二頁，共三十七頁，2022年，8月28日03年江蘇高考9．原子從一個能級躍遷到一個較低的能級時，有可能不發(fā)射光子，例如在某種條件下，鉻原子的n=2能級上的電子躍遷到n=1能級上時并不發(fā)射光子，而是將相應的能量轉交給n=4能級上的電子，使之能脫離原子，這一現象叫做俄歇效應，以這種方式脫離了原子的電子叫做俄歇電子，已知鉻原子的能級公式可簡化表示為式中n=1，2，3……表示不同能級，A是正的已知常數，上述俄歇電子的動能是（）

A．3A/16B．7A/16C．11A/16D．13A/16解：n=2躍遷到n=1能級時放出能量為E0=3A/4處于n=4能級的電子吸收能量為A/16可以電離∴EK=3A/4+（-A/16）=+11A/16C返回第三十三頁，共三十七頁，2022年，8月28日圖示為氫原子的能級圖，用光子能量為13.07eV的光照射一群處于基態(tài)的氫原子，可能觀測到氫原子發(fā)射的不同波長的光有多少種？

[]A.15B.10C.4D.104年廣東1∞E（eV）－3.42－1.513－0.854n－0.545－0.3860-13.611

B返回第三十四頁，共三十七頁，2022年，8月28日04年湖北理綜14

14．現有1200個氫原子被激發(fā)到量子數為4的能級上，若這些受激氫原子最后都回到基態(tài)，則在此過程中發(fā)出的光子總數是多少？假定處在量子數為n的激發(fā)態(tài)的氫原子躍遷到各較低能級的原子數都是處在該激發(fā)態(tài)能級上的原子總數的。（）A．2200 B．2000 C．1200 D．2400A返回第三十五頁，共三十七頁，20