第十七章原子结构.doc

★江安中学高二物理组★ ★教学活动单★
第十八章 原子结构
活动一：原子核式结构模型
w.w.w.k.s.5.u.c.o1．关于α粒子散射实验的下述说法中正确的是（ ）
A．在实验中观察到的现象是绝大多数α粒子穿过金箔后，仍沿原来的方向前进，少数发生了较大偏转，极少数偏转超过900，有的甚至被弹回，接近1800.
B．使α粒子发生明显偏转的力是来自于带正电的核及核外电子，当α粒子接近核时，是核的排斥力使α粒子发生明显的偏转，当α粒子接近电子时，是电子的吸引力使之发生明显的偏转。
C．实验表明原子的中心有一个极小的核，它占有原子体积的极小部分
D．实验表明原子中心的核带有原子的全部正电荷及全部质量。
2．关于原子的核式结构模型，下列说法正确的是(　　)
A．原子中绝大部分是“空”的，原子核很小
B．电子在核外绕核旋转的向心力是原子核对它的库仑力
C．原子的全部电荷和质量都集中在原子核里
D．原子核的直径的数量级是10－10m
【归纳小结】
（1）汤姆生研究阴极射线发现电子。
（2）1910年美国物理学家密立根通过著名的“油滴实验”简练精确地测定了电子的电量。电子电荷的现代值为e＝1.602×10－19C。
（3）粒子散射实验装置
· 粒子散射实验的装置，主要由放射源、金箔、荧光屏、望远镜和转动圆盘几部分组成。

（4）实验的观察结果
入射的粒子分为三部分。绝大部分沿原来的方向前进，但少数粒子发生了大角度偏转，偏转角度甚至大于900，也就是说它们几乎被“撞了回来”。
（5）卢瑟福的原子核式结构模型
在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的所有正电荷和几乎所有质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外绕核旋转．
（6）原子核的电荷与大小
实验确定原子核大小的数量级为10-15m，原子大小数量级为10-10m，两者相差十万倍之多，可见原子内部十分“空旷”。
我们可以利用α粒子散射实验来估算原子核的电荷和估计原子核的大小。
活动二：氢原子光谱
3．关于光谱，下列说法中正确的是( )
A．炽热的液体发射连续光谱
B．明线光谱和暗线光谱都可以对物质进行分析
C．太阳光谱中的暗线，说明太阳中缺少与这些暗线相对应的元素
D．发射光谱一定是连续光谱
4．关于特征谱线的说法正确的是(　　)
①明线光谱中的明线和吸收光谱中的暗线都是特征谱线　②明线光谱中的明线是特征谱线，吸收光谱中的暗线不是特征谱线　③明线光谱中的明线不是特征谱线，吸收光谱中的暗线是特征谱线　④同一元素的明线光谱的明线与吸收光谱的暗线是相对应的
A．只有①　　　　　 B．只有⑤
C．只有①④ D．只有②④
【归纳小结】
1．分类
产生条件：炽热的固体、液体和高压气体发光形成
连续光谱
光谱形式：连续分布，一切波长的光都有
发射光谱
产生条件：稀薄气体发光形成的光谱
明线光谱
光谱形成：一些不连续的明线组成，
光谱 不同元素的明线光谱不同

定义：连续光谱中某些波长的光被 线状光谱
物质吸收后产生的光谱 （特征谱线）
吸收光谱（暗线光谱） 产生条件：炽热的白光通过温度较
低的气体后产生
光谱的形成：用分光镜观察时，见到
连续光谱背景上出现一些暗线
2．光谱分析
由于每种原子都有自己的特征谱线，可以利用它来鉴别物质和确定物质的组成成分，这种方法称为光谱分析，它的优点是灵敏度高，样本中一种元素的含量达到10－10 g时就可以被检测到。
4．太阳光谱
太阳光谱的特点：在连续谱的背景上出现一些不连续的暗线，是一种吸收光谱。
[特别提醒]　某种原子线状光谱中的亮线与其吸收光谱中的暗线是一一对应的，两者均可用来作光谱分析。
5．巴耳末公式：
＝R(－)　n＝3,4,5…… R称为里德伯常量R＝1.10×107m－1。
公式中n只能取整数，不能连续取值，波长也只会是分立的值。
6．卢瑟福原子核式模型的困难
经典理论的困难：经典物理学既无法解释原子的稳定性，又无法解释原子光谱的分立特征。
活动三：原子能级
5．玻尔在他提出的原子模型中所做的假设有(　　)
A．原子处在具有一定能量的定态中，虽然电子做加速运动，但不向外辐射能量
B．原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道绕核运动相对应，而电子的可能轨道的分布是不连续的
C．电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时，辐射(或吸收)一定频率的光子
D．电子跃迁时辐射的光子的频率等于电子绕核做圆周运动的频率

6．对玻尔理论的评论和议论，正确的是[　　]
A．玻尔理论的成功，说明经典电磁理论不适用于原子系统，也说明了电磁理论不适用于电子运动
B．玻尔理论成功地解释了氢原子光谱的规律，为量子力学的建立奠定了基础
C．玻尔理论的成功之处是引入量子观念
D．玻尔理论的成功之处，是它保留了经典理论中的一些观点，如电子轨道的概念

7．氢原子放出一个光子后，根据玻尔理论，氢原子的(　　)
A．核外电子的电势能增大 B．核外电子的动能增大
C．核外电子的转动周期变大 D．氢原子的能量增大

【归纳小结】
1．轨道量子化与定态
(1)轨道量子化：
(2)定态：
①基态：能量最 的状态叫做基态。（n=1）
②激发态：基态 的能量状态叫做激发态。(n=2,3,4,…)
2．频率条件
电子从能量 的定态轨道跃迁到能量 的定态轨道时，会向外辐射能量，辐射的能量是 的，光子的能量由两个能级的 决定。

这个式子称为频率条件，也叫 条件，式中的h为普朗克常量，ν为光子的 。

3．玻尔理论对氢光谱的解释
原子从 能态向 能态跃迁时，放出的光子的能量等于前后两个能级之 ，由于原子的能级是 的，所以放出的光子的能量也是 的，因此原子的发射光谱只有一些 的亮线。
(1)氢原子的大小：氢原子的电子的各条可能轨道的半径rn： rn=n2r1，
(2)氢原子的能级：原子在各个定态时的能量值En称为原子的能级。它对应电子在各条可能轨道上运动时的能量En（包括动能和势能） En=E1/n2 n=1，2，3，··
以无穷远处为势能零点时，E1为基态的能量E1=-13.6eV

4．玻尔理论的局限性
(1)玻尔理论的成功之处：玻尔理论第一次将 引入原子领域。提出了 和 的概念，成功解释了 光谱的实验规律。

(2)玻尔理论的局限性：过多地保留了经典理论，即保留经典例子的观念，把电子的运动看做经典力学描述下的轨道运动。

5．电子云
原子中的电子没有确定的坐标值，我们只能描述电子在某个位置出现概率的多少，把电子这种概率分布用疏密不同的点表示时，这种图象就像云雾一样分布在原子核周围，故称电子云。

【课堂反馈】
1．下列说法正确的是 (　　)
A．汤姆孙首先发现了电子，并测定了电子电荷量，且提出了“枣糕”式原子模型
B．卢瑟福做α粒子散射实验时发现绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，只有少数α粒子发生大角度偏转
C．α粒子散射实验说明了原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上
D．卢瑟福提出了原子“核式结构”模型，并解释了α粒子发生大角度偏转的原因
2．对于原子光谱，下列说法正确是（ ）
A．原子光谱是不连续的
B．由于原子都是由原子核和电子组成的，所以各种原子的光谱是相同的
C．各种原子的原子结构不同，所以各种原子的光谱也是不同的
D．分析物质发光体的光谱，可以鉴别物质中含那种元素
3．μ子与氢原子核(质子)构成的原子称为μ氢原子，它在原子核物理的研究中有重要作用。下图为μ氢原子的能级示意图，假定光子能量为E的一束光照射容器中大量处于n＝2能级的μ氢原子，μ氢原子吸收光子后，发出频率为ν1、ν2、ν3、ν4、ν5和ν6的光，且频率依次增大，则E等于(　　)
A．h(ν2＋ν1) B．h(ν5＋ν6) C．hν3 D．hν4
4．下图所示为氢原子的能级图。用光子能量为13.06eV的光照射一群处于基态的氢原子，可能观测到氢原子发射不同波长的光有多少种(　　)
A．15　　　B．10　　　C．4　　　D．1
5．已知氢原子的基态能量为E1，激发态能量En＝E1/n2，其中n＝2,3，….用h表示普朗克常量，c表示真空中的光速．能使氢原子从第一激发态电离的光子的最大波长为(　　)
A．－ B．－ C．－ D．－

6.仔细观察氢原子的光谱,发现它只有几条不连续的亮线,其原因是(　　)
A.氢原子只有几个能级
B.氢原子只能发出平行光
C.氢原子有时发光,有时不发光
D.氢原子辐射的光子的能量是不连续的,所以对应的光的频率也是不连续的

7.用能量为12.30 eV的光子去照射一群处于基态的氢原子,则受到光的照射后,下列关于氢原子跃迁的说法正确的是(　　)
A.电子能跃迁到n=2的轨道上
B.电子能跃迁到n=3的轨道上
C.电子能跃迁到n=4的轨道上
D.电子不能跃迁到其他能级上
8.氦原子被电离出一个核外电子,形成类氢结构的氦离子。已知基态的氦离子能量为E1=-54.4 eV,氦离子能级的示意图如图所示。在具有下列能量的光子中,不能被基态氦离子吸收而发生跃迁的是(　　)
A.40.8 eV 　 B.43.2 eV 　 C.51.0 eV 　 D.54.4 eV

9.(多选)原子的能量量子化现象是指(　　)
A.原子的能量是不可以改变的 B.原子的能量与电子的轨道无关[来源:学科网]
C.原子的能量状态是不连续的 D.原子具有分立的能级

10.有一群氢原子处于n=4的能级上,已知氢原子的基态能量E1=-13.6 eV,普朗克常量h=6.63×10-34J·s,求:
(1)这群氢原子的光谱共有几条谱线?
(2)这群氢原子发出的光子的最大频率是多少?

选修3-5◎第6页共6页◎2015-3-31