原子的核式結(jié)構(gòu)原子的能級(jí)

1第一單元原子的核式結(jié)構(gòu)·原子的能級(jí)設(shè)計(jì)、制作：王化銀一、原子的核式結(jié)構(gòu)二、玻爾的原子結(jié)構(gòu)模型三、典型例題解析2一、原子的核式結(jié)構(gòu)1.α粒子散射實(shí)驗(yàn)2.原子的核式結(jié)構(gòu)3.原子、原子核的大小引言引言引言3湯姆生的棗糕式模型4湯姆生的棗糕式模型1.1897年湯姆生發(fā)現(xiàn)電子，揭開(kāi)了研究原子結(jié)構(gòu)的序幕。5湯姆生的棗糕式模型1.1897年湯姆生發(fā)現(xiàn)電子，揭開(kāi)了研究原子結(jié)構(gòu)的序幕。2.湯姆生的棗糕式模型：原子是一個(gè)球體，正電荷均勻地分布在整個(gè)球內(nèi)，而電子像棗糕里的棗子那樣鑲嵌在原子里面。61.α粒子散射現(xiàn)象71.α粒子散射現(xiàn)象

絕大多數(shù)α粒子穿過(guò)金箔后仍能沿原來(lái)方向前進(jìn)，少數(shù)α粒子卻發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn)，并且有極少數(shù)α粒子偏轉(zhuǎn)角超過(guò)了900,有的甚至被彈回，偏轉(zhuǎn)角幾乎達(dá)到1800。演示8α粒子電子α粒子散射實(shí)驗(yàn)9α粒子電子α粒子散射實(shí)驗(yàn)重放10α粒子電子α粒子散射實(shí)驗(yàn)重放11α粒子電子α粒子散射實(shí)驗(yàn)122.原子的核式結(jié)構(gòu)132.原子的核式結(jié)構(gòu)

盧瑟福根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)測(cè)定和計(jì)算，于1911年提出了原子的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)：在原子的中心有一個(gè)很小的核，叫原子核，原子的全部正電荷和幾乎所有的質(zhì)量都集中在原子核里，帶負(fù)電的電子在核外空間繞著核旋轉(zhuǎn)。原子核所帶的單位正電荷數(shù)等于核外的電子數(shù)。143.原子、原子核的大小153.原子、原子核的大小從α粒子散射實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)估算出原子核的大小約為10-15~10-14m。163.原子、原子核的大小從α粒子散射實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)估算出原子核的大小約為10-15~10-14m。原子的半徑大約是10-10m。17二、玻爾的原子結(jié)構(gòu)模型1.玻爾理論的主要內(nèi)容2.氫原子的能級(jí)引言引言引言18盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型與經(jīng)典電磁理論的矛盾19盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型與經(jīng)典電磁理論的矛盾1.原子的穩(wěn)定性；20盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型與經(jīng)典電磁理論的矛盾1.原子的穩(wěn)定性；2.原子光譜是連續(xù)譜還是線狀譜。211.玻爾理論的主要內(nèi)容221.玻爾理論的主要內(nèi)容⑴原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，在這些狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的，電子雖然繞核運(yùn)動(dòng)，但并不向外輻射能量。這些狀態(tài)叫做定態(tài)?！☉B(tài)假設(shè)231.玻爾理論的主要內(nèi)容⑴原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，在這些狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的，電子雖然繞核運(yùn)動(dòng)，但并不向外輻射能量。這些狀態(tài)叫做定態(tài)?！☉B(tài)假設(shè)⑵原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時(shí)，它輻射或吸收一定頻率的光子，光子的能量由這兩定態(tài)的能量差決定，即hν=E初－E終?！S遷假設(shè)疑難辨析241.玻爾理論的主要內(nèi)容⑴原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，在這些狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的，電子雖然繞核運(yùn)動(dòng)，但并不向外輻射能量。這些狀態(tài)叫做定態(tài)。——定態(tài)假設(shè)⑵原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時(shí)，它輻射或吸收一定頻率的光子，光子的能量由這兩定態(tài)的能量差決定，即hν=E初－E終。——躍遷假設(shè)⑶原子的不同能量狀態(tài)跟電子沿不同軌道繞核運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng)。原子的定態(tài)是不連續(xù)的，因此電子的可能軌道也是不連續(xù)的。——軌道能級(jí)化假設(shè)疑難辨析25疑難辨析：26疑難辨析：hν=E初－E終適用于光子和原子作用而使原子在各定態(tài)之間躍進(jìn)遷的情況，對(duì)于光子和原子作用而使原子電離和實(shí)物粒子與原子作用而使原子激發(fā)的情況，則不受此條件的限制。27疑難辨析：hν=E初－E終適用于光子和原子作用而使原子在各定態(tài)之間躍進(jìn)遷的情況，對(duì)于光子和原子作用而使原子電離和實(shí)物粒子與原子作用而使原子激發(fā)的情況，則不受此條件的限制。這是因?yàn)椋右坏╇婋x，原子結(jié)構(gòu)即被破壞，因而不再遵守有關(guān)原子結(jié)構(gòu)的理論。如基態(tài)氫原子的電離能為13.6eV，只要大于或等于13.6eV的光子都被基態(tài)的氫原子吸收而發(fā)生電離，只不過(guò)入射擊光子的能量越大，原子電離后產(chǎn)生的自由電子的動(dòng)能越大。28疑難辨析：hν=E初－E終適用于光子和原子作用而使原子在各定態(tài)之間躍進(jìn)遷的情況，對(duì)于光子和原子作用而使原子電離和實(shí)物粒子與原子作用而使原子激發(fā)的情況，則不受此條件的限制。這是因?yàn)?，原子一旦電離，原子結(jié)構(gòu)即被破壞，因而不再遵守有關(guān)原子結(jié)構(gòu)的理論。如基態(tài)氫原子的電離能為13.6eV，只要大于或等于13.6eV的光子都被基態(tài)的氫原子吸收而發(fā)生電離，只不過(guò)入射擊光子的能量越大，原子電離后產(chǎn)生的自由電子的動(dòng)能越大。至于實(shí)物粒子和原子碰撞的情況，由于實(shí)物粒子的動(dòng)能可全部或部分地為原子吸收，所以只要入射粒子的動(dòng)能大于或等于原子某兩定態(tài)能量之差，也可使原子受激發(fā)而向較高能級(jí)躍遷。292.氫原子的能級(jí)302.氫原子的能級(jí)原子各定態(tài)的能量值叫做原子的能級(jí)。對(duì)于氫原子，其能級(jí)公式為：注312.氫原子的能級(jí)原子各定態(tài)的能量值叫做原子的能級(jí)。對(duì)于氫原子，其能級(jí)公式為：對(duì)應(yīng)的軌道半徑關(guān)系為：rn=n2r1注322.氫原子的能級(jí)原子各定態(tài)的能量值叫做原子的能級(jí)。對(duì)于氫原子，其能級(jí)公式為：對(duì)應(yīng)的軌道半徑關(guān)系為：rn=n2r1其中，n稱為量子數(shù)，只能取正整數(shù)E1=－13.6eV，r1=0.53×10－10m注補(bǔ)充說(shuō)明33氫原子各定態(tài)的能量值，為電子繞核運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能Ek和電勢(shì)能Ep的代數(shù)和，因?yàn)樵谶x無(wú)窮遠(yuǎn)處電勢(shì)能為零的情況下，各定態(tài)的電勢(shì)能均為負(fù)值，且其大小總大于同一定態(tài)的動(dòng)能值，所以各定態(tài)能量值均為負(fù)值，因此，不能根據(jù)氫原子的能級(jí)公式得出氫原子各定態(tài)能量與n2成反比的錯(cuò)誤結(jié)論。34一群氫原子處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)時(shí)，可能輻射出的光譜線條數(shù)為35一群氫原子處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)時(shí)，可能輻射出的光譜線條數(shù)為-13.6eV-3.4eV-1.51eV-0.85eV123436一群氫原子處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)時(shí)，可能輻射出的光譜線條數(shù)為-13.6eV-3.4eV-1.51eV-0.85eV123437一群氫原子處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)時(shí)，可能輻射出的光譜線條數(shù)為-13.6eV-3.4eV-1.51eV-0.85eV123438一群氫原子處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)時(shí)，可能輻射出的光譜線條數(shù)為-13.6eV-3.4eV-1.51eV-0.85eV123439一群氫原子處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)時(shí)，可能輻射出的光譜線條數(shù)為-13.6eV-3.4eV-1.51eV-0.85eV123440一群氫原子處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)時(shí)，可能輻射出的光譜線條數(shù)為-13.6eV-3.4eV-1.51eV-0.85eV123441一群氫原子處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)時(shí)，可能輻射出的光譜線條數(shù)為-13.6eV-3.4eV-1.51eV-0.85eV123442[例1]氫原子輻射一個(gè)光子后，則（A）電子繞核旋轉(zhuǎn)半徑增大（B）電子的動(dòng)能增大（C）氫原子電勢(shì)能增大（D）原子的能級(jí)值增大解析43[例1]氫原子輻射一個(gè)光子后，則（A）電子繞核旋轉(zhuǎn)半徑增大（B）電子的動(dòng)能增大（C）氫原子電勢(shì)能增大（D）原子的能級(jí)值增大[例2]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11eV的光子照射（C）用14eV的光子照射（D）用11eV的電子碰撞解析解析44解析：該題主要考查：⑴玻爾理論，⑵庫(kù)侖定律和向心力，⑶電勢(shì)能45解析：該題主要考查：⑴玻爾理論，⑵庫(kù)侖定律和向心力，⑶電勢(shì)能正確的思路為：由玻爾理論可知，氫原子輻射光子后，應(yīng)從離核較遠(yuǎn)的軌道躍遷到離核較近的軌道。46解析：該題主要考查：⑴玻爾理論，⑵庫(kù)侖定律和向心力，⑶電勢(shì)能正確的思路為：由玻爾理論可知，氫原子輻射光子后，應(yīng)從離核較遠(yuǎn)的軌道躍遷到離核較近的軌道。在此躍遷過(guò)程中，電場(chǎng)力對(duì)電子做了正功，因而電勢(shì)能應(yīng)減小。47解析：該題主要考查：⑴玻爾理論，⑵庫(kù)侖定律和向心力，⑶電勢(shì)能正確的思路為：由玻爾理論可知，氫原子輻射光子后，應(yīng)從離核較遠(yuǎn)的軌道躍遷到離核較近的軌道。在此躍遷過(guò)程中，電場(chǎng)力對(duì)電子做了正功，因而電勢(shì)能應(yīng)減小。另由經(jīng)典電磁理論，電子繞核做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力即為氫核對(duì)電子的庫(kù)侖力：

可見(jiàn)，電子運(yùn)動(dòng)半徑越小，其動(dòng)能越大。48解析：該題主要考查：⑴玻爾理論，⑵庫(kù)侖定律和向心力，⑶電勢(shì)能正確的思路為：由玻爾理論可知，氫原子輻射光子后，應(yīng)從離核較遠(yuǎn)的軌道躍遷到離核較近的軌道。在此躍遷過(guò)程中，電場(chǎng)力對(duì)電子做了正功，因而電勢(shì)能應(yīng)減小。另由經(jīng)典電磁理論，電子繞核做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力即為氫核對(duì)電子的庫(kù)侖力：

可見(jiàn)，電子運(yùn)動(dòng)半徑越小，其動(dòng)能越大。再結(jié)合能量轉(zhuǎn)化和守恒定律，氫原子放出光子，輻射出一定的能量，所以原子的總能量減少。49解析：該題主要考查：⑴玻爾理論，⑵庫(kù)侖定律和向心力，⑶電勢(shì)能正確的思路為：由玻爾理論可知，氫原子輻射光子后，應(yīng)從離核較遠(yuǎn)的軌道躍遷到離核較近的軌道。在此躍遷過(guò)程中，電場(chǎng)力對(duì)電子做了正功，因而電勢(shì)能應(yīng)減小。另由經(jīng)典電磁理論，電子繞核做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力即為氫核對(duì)電子的庫(kù)侖力：

可見(jiàn)，電子運(yùn)動(dòng)半徑越小，其動(dòng)能越大。再結(jié)合能量轉(zhuǎn)化和守恒定律，氫原子放出光子，輻射出一定的能量，所以原子的總能量減少。綜上討論，可知該題只有答案（B）正確。50解析：該題主要考查對(duì)玻爾理論中原子躍遷條件的認(rèn)識(shí)和理解.51解析：該題主要考查對(duì)玻爾理論中原子躍遷條件的認(rèn)識(shí)和理解.正確的思路為：由玻爾理論可知，氫原子在各能級(jí)間躍遷時(shí)，只吸收能量值剛好等于某兩能級(jí)之差的光子。由氫原子能級(jí)關(guān)系不難算出，10.2eV剛好為氫原子n=1和n=2的兩能級(jí)之差，而11eV則不是氫原子基態(tài)和任一激發(fā)態(tài)的能量之差，因而基態(tài)氫原子只能吸收前者被激發(fā)，而不能吸收后者。52解析：該題主要考查對(duì)玻爾理論中原子躍遷條件的認(rèn)識(shí)和理解.正確的思路為：由玻爾理論可知，氫原子在各能級(jí)間躍遷時(shí)，只吸收能量值剛好等于某兩能級(jí)之差的光子。由氫原子能級(jí)關(guān)系不難算出，10.2eV剛好為氫原子n=1和n=2的兩能級(jí)之差，而11eV則不是氫原子基態(tài)和任一激發(fā)態(tài)的能量之差，因而基態(tài)氫原子只能吸收前者被激發(fā)，而不能吸收后者。對(duì)于14eV的光子，其能量大于氫原子的電離能(13.6eV)，足以使氫原子電離——使電子脫離核的束縛而成為自由電子，因而不受氫原子能級(jí)間躍遷條件的限制。由能的轉(zhuǎn)化和守恒定律不難知道，氫原子吸收14eV的光子電離后產(chǎn)生的自由電子還應(yīng)具有0.4eV的動(dòng)能。53解析：該題主要考查對(duì)玻爾理論中原子躍遷條件的認(rèn)識(shí)和理解.正確的思路為：由玻爾理論可知，氫原子在各能級(jí)間躍遷時(shí)，只吸收能量值剛好等于某兩能級(jí)之差的光子。由氫原子能級(jí)關(guān)系不難算出，10.2eV剛好為氫原子n=1和n=2的兩能級(jí)之差，而11eV則不是氫原子基態(tài)和任一激發(fā)態(tài)的能量之差，因而基態(tài)氫原子只能吸收前者被激發(fā)，而不能吸收后者。對(duì)于14eV的光子，其能量大于氫原子的電離能(13.6eV)，足以使氫原子電離——使電子脫離核的束縛而成為自由電子，因而不受氫原子能級(jí)間躍遷條件的限制。由能的轉(zhuǎn)化和守恒定律不難知道，氫原子吸收14eV的光子電離后產(chǎn)生的自由電子還應(yīng)具有0.4eV的動(dòng)能。另外，用電子去碰撞氫原子時(shí)，入射電子的動(dòng)能可全部或部分地為氫原子吸收，所以只要入射電子的動(dòng)能大于或等于基態(tài)和某個(gè)激發(fā)態(tài)能量之差，也可使氫原子激發(fā)。54解析：該題主要考查對(duì)玻爾理論中原子躍遷條件的認(rèn)識(shí)和理解.正確的思路為：由玻爾理論可知，氫原子在各能級(jí)間躍遷時(shí)，只吸收能量值剛好等于某兩能級(jí)之差的光子。由氫原子能級(jí)關(guān)系不難算出，10.2eV剛好為氫原子n=1和n=2的兩能級(jí)之差，而11eV則不是氫原子基態(tài)和任一激發(fā)態(tài)的能量之差，因而基態(tài)氫原子只能吸收前者被激發(fā)，而不能吸收后者。對(duì)于14eV的光子，其能量大于氫原子的電離能(13.6eV)，足以使氫原子電離——使電子脫離核的束縛而成為自由電子，因而不受氫原子能級(jí)間躍遷條件的限制。由能的轉(zhuǎn)化和守恒定律不難知道，氫原子吸收14eV的光子電離后產(chǎn)生的自由電子還應(yīng)具有0.4eV的動(dòng)能。另外，用電子去碰撞氫原子時(shí)，入射電子的動(dòng)能可全部或部分地為氫原子吸收，所以只要入射電子的動(dòng)能大于或等于基態(tài)和某個(gè)