高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十二章 近代物理 2 原子結(jié)構(gòu) 玻爾理論課件

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1、第第2 2節(jié)節(jié)原子結(jié)構(gòu)原子結(jié)構(gòu)玻爾理論玻爾理論-2-基礎(chǔ)夯實(shí)自我診斷一、原子結(jié)構(gòu)1.電子的發(fā)現(xiàn)英國物理學(xué)家湯姆孫在研究陰極射線時(shí)發(fā)現(xiàn)了電子,提出了原子的“棗糕模型”。2.原子的核式結(jié)構(gòu)(1)19091911年,英籍物理學(xué)家盧瑟福進(jìn)行了粒子散射實(shí)驗(yàn),提出了核式結(jié)構(gòu)模型。-3-基礎(chǔ)夯實(shí)自我診斷(2)粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果:絕大多數(shù)粒子穿過金箔后,基本上仍沿原來的方向前進(jìn),但有少數(shù)粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn),偏轉(zhuǎn)的角度甚至大于90,也就是說它們幾乎被“撞了回來”,如圖所示。(3)原子的核式結(jié)構(gòu)模型:原子中帶正電部分的體積很小,但幾乎占有全部質(zhì)量,電子在正電體的外面運(yùn)動(dòng)。-4-基礎(chǔ)夯實(shí)自我診斷二、氫原子光譜玻爾

2、理論1.光譜:用光柵或棱鏡可以把光按波長展開,獲得光的波長(頻率)和強(qiáng)度分布的記錄,即光譜。2.光譜分類3.氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律-5-基礎(chǔ)夯實(shí)自我診斷4.光譜分析:利用每種原子都有自己的線狀譜線,可以用來鑒別物質(zhì)和確定物質(zhì)的組成成分,且靈敏度很高,在發(fā)現(xiàn)和鑒別化學(xué)元素上有著重大的意義。-6-基礎(chǔ)夯實(shí)自我診斷三、氫原子的能級結(jié)構(gòu)、能級公式1.定態(tài):原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中,在這些能量狀態(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。2.躍遷: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,光子的能量由這兩個(gè)定態(tài)的能量差決定,即h=Em-En。(h是普朗克常量,h

3、=6.62610-34Js)3.軌道:原子的不同能量狀態(tài)跟電子在不同的圓周軌道繞核運(yùn)動(dòng)相對應(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。-7-基礎(chǔ)夯實(shí)自我診斷4.氫原子的能級、能級公式(1)氫原子的能級圖(如圖所示)-8-基礎(chǔ)夯實(shí)自我診斷(2)氫原子的能級和軌道半徑氫原子的能級公式:En= E1(n=1,2,3,),其中E1為基態(tài)能量,其數(shù)值為E1=-13.6eV。氫原子的軌道半徑公式:rn=n2r1(n=1,2,3,),其中r1為基態(tài)半徑,又稱玻爾半徑,其數(shù)值為r1=0.5310-10m。-9-基礎(chǔ)夯實(shí)自我診斷請判斷下列說法是否正確?(1)原子中絕大部分是空的,原子核很小。( )

4、(2)核式結(jié)構(gòu)學(xué)說是盧瑟福在粒子散射實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出的。( )(3)氫原子光譜是由一條一條亮線組成的。( )(4)玻爾理論成功地解釋了氫原子光譜,也成功地解釋了氦原子光譜。( )(5)按照玻爾理論,核外電子均勻分布在各個(gè)不連續(xù)的軌道上。( ) -10-基礎(chǔ)夯實(shí)自我診斷1.在盧瑟福粒子散射實(shí)驗(yàn)中,有少數(shù)粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn),其原因是()A.原子的正電荷和絕大部分質(zhì)量集中在一個(gè)很小的核上B.正電荷在原子內(nèi)是均勻分布的C.原子中存在著帶負(fù)電的電子D.原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中 答案解析解析關(guān)閉盧瑟福粒子散射實(shí)驗(yàn)中使盧瑟福驚奇的就是粒子發(fā)生了較大角度的偏轉(zhuǎn),這是由于粒子帶正電,而原子核極小,

5、且原子核帶正電,A正確,B錯(cuò)誤。粒子能接近原子核的機(jī)會很小,大多數(shù)粒子都從核外的空間穿過,而與電子碰撞時(shí)如同子彈碰到塵埃一樣,運(yùn)動(dòng)方向不會發(fā)生改變,C、D的說法沒錯(cuò),但與題意不符。 答案解析關(guān)閉A-11-基礎(chǔ)夯實(shí)自我診斷2.(多選)右圖為盧瑟福和他的同事們做粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置的示意圖,熒光屏和顯微鏡一起分別放在圖中的A、B、C、D四個(gè)位置時(shí)所觀察到的現(xiàn)象,下述說法正確的是()A.放在A位置時(shí),相同時(shí)間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)最多B.放在B位置時(shí),相同時(shí)間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)只比A位置時(shí)稍少些C.放在C、D位置時(shí),屏上觀察不到閃光D.放在D位置時(shí),屏上仍能觀察到一些閃光,但次數(shù)極少 答案解析解析關(guān)

6、閉根據(jù)粒子散射現(xiàn)象,絕大多數(shù)粒子沿原方向前進(jìn),少數(shù)粒子發(fā)生較大偏轉(zhuǎn),所以A、B、D正確。 答案解析關(guān)閉ABD-12-基礎(chǔ)夯實(shí)自我診斷3.一個(gè)氫原子從n=3能級躍遷到n=2能級,該氫原子()A.放出光子,能量增加B.放出光子,能量減少C.吸收光子,能量增加D.吸收光子,能量減少 答案解析解析關(guān)閉氫原子從高能級向低能級躍遷時(shí),放出光子,能量減少,故選項(xiàng)B正確,選項(xiàng)A、C、D錯(cuò)誤。 答案解析關(guān)閉B-13-基礎(chǔ)夯實(shí)自我診斷4.右圖為氫原子的能級示意圖,其中E1為基態(tài),若氫原子A處于激發(fā)態(tài)E2,氫原子B處于激發(fā)態(tài)E3,則下列說法正確的是()A.原子A可能輻射出3種頻率的光子B.原子B可能輻射出3種頻率的

7、光子C.原子A能夠吸收原子B發(fā)出的光子并躍遷到能級E4D.原子B能夠吸收原子A發(fā)出的光子并躍遷到能級E4 答案解析解析關(guān)閉原子A從激發(fā)態(tài)E2躍遷到E1,只輻射一種頻率的光子,A錯(cuò)誤;原子B從激發(fā)態(tài)E3躍遷到基態(tài)E1可能輻射三種頻率的光子,B正確;由原子能級躍遷理論可知,原子A可能吸收原子B由E3躍遷到E2時(shí)放出的光子并躍遷到E3,但不能躍遷到E4,C錯(cuò)誤;A原子發(fā)出的光子能量E=E2-E1大于E=E4-E3,故原子B不可能吸收A原子發(fā)出的光子能量,也就不能躍遷到能級E4,D錯(cuò)誤。 答案解析關(guān)閉B-14-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)一考點(diǎn)一 原子的核式結(jié)構(gòu)原子的核式結(jié)構(gòu)(自主悟透自主悟透)1.粒子散射實(shí)驗(yàn)(

8、1)粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置(2)粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果:絕大多數(shù)粒子穿過金箔后基本上仍沿原來的方向前進(jìn),但少數(shù)粒子穿過金箔后發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn),極少數(shù)粒子甚至被“撞了回來”。-15-考點(diǎn)一考點(diǎn)二2.原子的核式結(jié)構(gòu)模型(1)粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析核外電子不會使粒子的速度發(fā)生明顯改變。湯姆孫模型不能解釋粒子的大角度散射。絕大多數(shù)粒子沿直線穿過金箔,說明原子中絕大部分是空的;少數(shù)粒子發(fā)生較大角度偏轉(zhuǎn),反映了原子內(nèi)部集中存在著對粒子有斥力的正電荷;極少數(shù)粒子甚至被“撞了回來”,反映了個(gè)別粒子正對著質(zhì)量比粒子大得多的物體運(yùn)動(dòng)時(shí),受到該物體很大的斥力作用。(2)核式結(jié)構(gòu)模型的局限性盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型能夠很好地解釋

9、粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,但不能解釋原子光譜是特征光譜和原子的穩(wěn)定性。-16-考點(diǎn)一考點(diǎn)二突破訓(xùn)練突破訓(xùn)練1.在盧瑟福粒子散射實(shí)驗(yàn)中,金箔中的原子核可以看作靜止不動(dòng),下列各圖畫出的是其中兩個(gè)粒子經(jīng)歷金箔散射過程的徑跡,正確的是() 答案解析解析關(guān)閉金箔中的原子核與粒子都帶正電,粒子接近原子核過程中受到斥力而不是引力作用,A、D錯(cuò)誤;由原子核對粒子的斥力作用及物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件,知曲線軌跡的凹側(cè)應(yīng)指向受力一方,選項(xiàng)B錯(cuò),C對。 答案解析關(guān)閉C-17-考點(diǎn)一考點(diǎn)二2.下圖是盧瑟福的粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置示意圖,在一個(gè)小鉛盒里放有少量的放射性元素釙,它發(fā)出的粒子從鉛盒的小孔射出,形成很細(xì)的一束射線,射到金箔上,

10、最后打在熒光屏上產(chǎn)生閃爍的光點(diǎn)。下列說法正確的是()A.該實(shí)驗(yàn)是盧瑟福建立原子核式結(jié)構(gòu)模型的重要依據(jù)B.該實(shí)驗(yàn)證實(shí)了湯姆孫原子模型的正確性C.粒子與原子中的電子碰撞會發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)D.絕大多數(shù)的粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn) 答案解析解析關(guān)閉盧瑟福根據(jù)粒子散射實(shí)驗(yàn),提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型,選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤;電子質(zhì)量太小,與粒子碰撞對粒子運(yùn)動(dòng)的影響不大,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;粒子散射實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象是絕大多數(shù)粒子穿過金箔后,基本上仍沿原方向前進(jìn),D錯(cuò)誤。 答案解析關(guān)閉A-18-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)二考點(diǎn)二 氫原子的能級及能級躍遷氫原子的能級及能級躍遷(多維探究多維探究)1.定態(tài)間的躍遷滿足能級差2.電離電離態(tài)與電離能電離態(tài):

11、n=,E=0基態(tài)電離態(tài):E吸0-(-13.6eV)=13.6eV。激發(fā)態(tài)電離態(tài):E吸0-En=En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。-19-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考向1能級圖的理解和應(yīng)用例1(多選)氫原子能級如圖所示,當(dāng)氫原子從n=3能級躍遷到n=2的能級時(shí),輻射光的波長為656nm。以下判斷正確的是()A.氫原子從n=2能級躍遷到n=1的能級時(shí),輻射光的波長大于656nmB.用波長為325nm的光照射,可使氫原子從n=1躍遷到n=2的能級C.一群處于n=3能級上的氫原子向低能級躍遷時(shí)最多產(chǎn)生3種譜線D.用波長為633nm的光照射,不能使氫原子從n=2能級躍遷到n=3的能級 答案

12、解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉-20-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考向2氫原子能量分析例2(2016福建三明模擬)按照玻爾理論,一個(gè)氫原子中的電子從一半徑為ra的圓軌道自發(fā)地直接躍遷到一半徑為rb的圓軌道上,已知rarb,則在此過程中()A.原子要放出某一頻率的光子,電子的動(dòng)能增大,原子的電勢能減小,原子的能量也減小B.原子要吸收某一頻率的光子,電子的動(dòng)能減小,原子的電勢能減小,原子的能量也減小C.原子要放出一系列頻率的光子,電子的動(dòng)能減小,原子的電勢能減小,原子的能量也減小D.原子要吸收一系列頻率的光子,電子的動(dòng)能增大,原子的電勢能增大,原子的能量也增大 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉-21-考點(diǎn)一考點(diǎn)二規(guī)律總

13、結(jié)解答氫原子能級圖和原子躍遷問題應(yīng)注意:(1)能級之間發(fā)生躍遷時(shí)放出(吸收)光子的頻率由h=Em-En決定,波長可由公式c=求得。(2)一個(gè)氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)最多為(n-1)。(3)一群氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)的兩種求解方法用數(shù)學(xué)中的組合知識求解:N=利用能級圖求解:在氫原子能級圖中將氫原子躍遷的各種可能情況一一畫出,然后相加。-22-考點(diǎn)一考點(diǎn)二突破訓(xùn)練突破訓(xùn)練3.(多選)(2016廣東汕頭一模)氫原子的能級如圖所示。氫原子從n=4能級直接向n=1能級躍遷所放出的光子,恰能使某金屬產(chǎn)生光電效應(yīng),下列判斷正確的是()A.氫原子輻射出光子后,氫原子能量變大B.該金屬的逸出功W0

14、=12.75eVC.用一群處于n=3能級的氫原子向低能級躍遷時(shí)所發(fā)出的光照射該金屬,該金屬仍有光電子逸出D.氫原子處于n=1能級時(shí),其核外電子在最靠近原子核的軌道上運(yùn)行 答案解析解析關(guān)閉氫原子發(fā)生躍遷,輻射出光子后,氫原子能量變小,故A錯(cuò)誤;因?yàn)榍∧苁鼓辰饘佼a(chǎn)生光電效應(yīng),由于E=13.6eV-0.85eV=12.75eV,所以逸出功W0=12.75eV,故B正確;一群處于n=3能級的氫原子向低能級躍遷時(shí),輻射的能量小于從n=4能級直接向n=1能級躍遷所放出的光子能量,則不會發(fā)生光電效應(yīng),故C錯(cuò)誤;根據(jù)玻爾原子模型可知,處于n=1能級時(shí),其核外電子在最靠近原子核的軌道上運(yùn)動(dòng),故D正確。 答案解析關(guān)閉BD-23-考點(diǎn)一考點(diǎn)二4.氫原子在基態(tài)時(shí)軌道半徑r1=0.5310-10m,能量E1=-13.6eV,求氫原子處于基態(tài)時(shí)(1)電子的動(dòng)能。(2)原子的電勢能。(3)用波長是多少的光照射可使其電離? 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉