第四章+章末提升+原子結(jié)構(gòu)（課件）-新教材高中物理選擇性必修第三冊(cè)同步導(dǎo)學(xué)案（教科版）

原子結(jié)構(gòu)素養(yǎng)1

科學(xué)思維——?dú)湓幽芗?jí)及原子躍遷1．能級(jí)圖中相關(guān)因素的說(shuō)明因素意義能級(jí)圖中的橫線表示氫原子可能的能量狀態(tài)——定態(tài)橫線左端的數(shù)字“1,2,3，…”表示量子數(shù)橫線右端的數(shù)字“－13.6，－3.4，…”表示氫原子的能量相鄰橫線間的距離表示相鄰的能量差，量子數(shù)越大相鄰的能量差越小，距離越小帶箭頭的豎線表示原子由較高能級(jí)自發(fā)地向較低能級(jí)躍遷3．電離電離態(tài)：n＝∞，E＝0；基態(tài)→電離態(tài)：E吸＝0－(－13.6eV)＝13.6eV(電離能)。n＝2→電離態(tài)：E吸＝0－E2＝3.4eV；如吸收能量足夠大，克服電離能后，獲得自由的電子還攜帶動(dòng)能。[典例1](多選)氫原子的部分能級(jí)示意圖如圖所示，已知可見(jiàn)光的光子能量在1.62eV到3.11eV之間。由此可推知，氫原子(

)A．從高能級(jí)向n＝1能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出的光的波長(zhǎng)比可見(jiàn)光的短B．從高能級(jí)向n＝2能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出的光均為可見(jiàn)光C．從高能級(jí)向n＝3能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出的光的頻率比可見(jiàn)光的高D．從n＝3能級(jí)向n＝2能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出的光為可見(jiàn)光AD[解析]從高能級(jí)向n＝1的能級(jí)躍遷的過(guò)程中，輻射出的光子最小能量為10.20eV，頻率大于可見(jiàn)光，波長(zhǎng)小于可見(jiàn)光，A對(duì)；已知可見(jiàn)光的光子能量在1.62eV到3.11eV之間，從高能級(jí)向n＝2能級(jí)躍遷時(shí)釋放的光子的能量最大為3.40eV，B錯(cuò)；從高能級(jí)向n＝3能級(jí)躍遷時(shí)釋放的光子的能量最大為1.51eV，頻率低于可見(jiàn)光，C錯(cuò)；從n＝3能級(jí)向n＝2能級(jí)躍遷的過(guò)程中釋放的光子的能量等于1.89eV，介于1.62eV到3.11eV之間，所以是可見(jiàn)光，D對(duì)。素養(yǎng)2科學(xué)態(tài)度與責(zé)任——原子躍遷在STSE中的應(yīng)用一、北斗衛(wèi)星星載氫原子鐘[典例2]原子鐘是利用原子躍遷產(chǎn)生固定頻率的光進(jìn)行計(jì)時(shí)的工具。2020年6月23日，我國(guó)在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用長(zhǎng)征三號(hào)乙運(yùn)載火箭，成功發(fā)射北斗系統(tǒng)第五十五顆導(dǎo)航衛(wèi)星，至此北斗三號(hào)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)星座部署全面完成，而這些衛(wèi)星都采用了星載氫原子鐘。如圖所示為氫原子的能級(jí)圖，則(

)A．當(dāng)氫原子處于不同能級(jí)時(shí)，核外電子在各處出現(xiàn)的概率是一樣的B．當(dāng)用能量為11eV的電子撞擊處于基態(tài)的氫原子時(shí)，氫原子一定不能躍遷到激發(fā)態(tài)C．氫原子從n＝4能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)時(shí)釋放的光子可以使逸出功為2.75eV的金屬發(fā)生光電效應(yīng)D．氫原子從n＝4能級(jí)躍遷到n＝3能級(jí)比從n＝2能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)輻射出的電磁波的波長(zhǎng)長(zhǎng)[答案]

D

[解析]當(dāng)氫原子處于不同能級(jí)時(shí)，核外電子在各處出現(xiàn)的概率不同，故A錯(cuò)誤；當(dāng)用能量為11eV的電子撞擊處于基態(tài)的氫原子時(shí)，氫原子可以吸收其中的10.2eV的能量，可能躍遷到激發(fā)態(tài)，故B錯(cuò)誤；氫原子從n＝4能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)時(shí)釋放的光子的能量為E＝E4－E2＝－0.85eV＋3.4eV＝2.55eV<2.75eV，所以不能使逸出功為2.75eV的金屬發(fā)生光電效應(yīng)，故C錯(cuò)誤；氫原子從n＝4能級(jí)躍遷到n＝3能級(jí)比從n＝2能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)輻射出的光子的能量小，則輻射出的光子頻率小，輻射出的電磁波波長(zhǎng)長(zhǎng)，故D正確。二、核磁共振成像[典例3]核磁共振成像(縮寫為MRI)是一種人體不接觸放射線，可進(jìn)行人體多部位檢查的醫(yī)療影像技術(shù)?；驹硎牵和鈦?lái)電磁波滿足一定條件時(shí)，可使處于強(qiáng)磁場(chǎng)中的人體內(nèi)含量最多的氫原子吸收電磁波的能量，去掉外來(lái)電磁波后，吸收了能量的氫原子又把這部分能量以電磁波的形式釋放出來(lái)，形成核磁共振信號(hào)。關(guān)于人體內(nèi)氫原子吸收的電磁波能量，正確的是(

)A．任何頻率的電磁波氫原子均可吸收B．頻率足夠高的電磁波氫原子才吸收C．能量大于13.6eV的光子氫原子才能吸收D．氫原子只能吸收某些頻率的電磁波[答案]

D[解析]根據(jù)玻爾理論可知，氫原子只能吸收某些特定頻率的電磁波然后才能發(fā)生躍遷，最后以電磁波的形式釋放出來(lái)，選項(xiàng)D正確，A、B錯(cuò)誤；氫原子吸收的能量等于氫原子能級(jí)的能級(jí)差，故應(yīng)小于13.6eV，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。三、光刻機(jī)[典例4](多選)光刻機(jī)是生產(chǎn)芯片的核心設(shè)備，其作用主要是讓光源發(fā)出的光通過(guò)物鏡把設(shè)計(jì)好的電路圖樣打在涂抹了光刻膠的硅晶圓上，將電路雕刻在上面。光的波長(zhǎng)越小，能雕刻的尺寸越小，制造的芯片就越精密。目前世界上生產(chǎn)的光刻機(jī)主要是利用紫外線作為光源，紫外線的光子能量范圍為3～124eV。如圖所示為氫原子的能級(jí)圖?，F(xiàn)有一群處于n＝4能級(jí)的氫原子，下列說(shuō)法正確的是(

)A．這群氫原子輻射的光中，有四種頻率的光為紫外線B．這群氫原子輻射的光中，波長(zhǎng)最長(zhǎng)的光子能量為

0.66eVC．這群氫原子輻射的光中，能使光刻機(jī)雕刻尺寸最小的光子能量為12.75eVD．在光刻機(jī)的物鏡和硅晶圓之間充滿水，打在硅晶圓上的光的波長(zhǎng)將變短[答案]

BCD[解析]根據(jù)能級(jí)躍遷知識(shí)，從n＝4能級(jí)躍遷到n＝3能級(jí)、從n＝4能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)以及從n＝3能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)輻射的光子能量均小于3eV，而從n＝4能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)、從n＝3能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)以及從n＝2能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)輻射的光子能量均大于3eV且小于124eV，所以這群氫原子輻射的光中，有三種頻率的光為紫外線，故A錯(cuò)誤；這群氫原子輻射的光中，當(dāng)氫原子從n＝4能級(jí)向n＝3能級(jí)躍遷時(shí)，波長(zhǎng)最長(zhǎng)，此光子能量為E＝E4－E3＝－0.85eV－(－1.51eV)＝0.66eV，故B正確；在氫原子輻射的光中，從n＝4能級(jí)躍遷到基態(tài)釋放的光子能量最大，其波長(zhǎng)最小，能使光刻機(jī)雕刻尺寸