高二物理原子结构知识精讲 鲁教版

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1、高二物理原子结构知识精讲鲁教版一.本周教学内容：§2原子结构二.教学目的1.认识了解汤姆孙卢瑟福、玻尔的原子模型。2.认识α散射实验的现象并会解释。三.教学重、难点1.理解玻尔的原子模型理论2.会就氢原子光谱进行简单计算。［学习过程］一、电子的发现与汤姆孙模型1.电子的发现发现人：汤姆孙意义：说明原子具有一定结构，也就是说原子是由电子和其他物质组成的。2.汤姆孙原子模型原子带正电的部分充斥整个原子，很小很轻的电子镶嵌在球体的某些固定位置，正像葡萄干嵌在面包中那样，称为枣糕式模型或葡萄干面包模型。二、原子的核式结构模型1.α粒子散射实验：2.

2、现象：（1）绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来方向前进，即绝大多数几乎没有偏转。（2）少数α粒子发生了较大偏转。（3）极少数α粒子偏射角超过90°，有的甚至被反弹。3.汤姆孙模型解释：（1）电子质量很小对α粒子几乎没有影响。（2）大部分α粒子应发生较小角度的偏转。总结：与实验现象不符。4.卢瑟福原子模型：（行星模型）（1）原子内部有一个很小的核，叫原子核。（2）原子的全部正电荷以及几乎全部的质量都集中在原子核内。（3）带负电的电子绕核运动。5.用卢氏模型解释α散射实验（1）电子对α粒子运动影响很小，影响α粒子的主要是原子核。（2）原子核很小，

3、原子内部几乎都是空的，只有当α粒子从原子核附近飞过时，才会有明显偏转。因此，绝大多数按原方向前进，少数α粒子靠近原子核发生大角度偏转，甚至被金原子核反弹。三、玻尔原子模型：1.原子只能处于一系列能量不连续的状态中，这些状态叫定态，且不产生电磁辐射。2.原子从一种定态跃迁到另一定态时，吸收（或辐射）一定频率（或能量）的光子其中h为普朗克常量，，为频率。3.原子轨道的存在是有条件的，即原子的不同能量状态对应于电子的不同运行轨道。即原子的能量状态不连续，电子不能在任意半径的轨道上运行，必需满足下式。或是正整数，称为量子数四、氢原子的能级结构：1.

4、概念：（1）能级：每个存在的轨道上，原子的能值都是确定的，这个值叫能级。（2）基态：在正常或稳定状态时原子尽可能处于最低能级这时的状态叫基态。（3）激发态：电子吸收能量后，从基态跃迁到较高的能级，这时的状态叫激发态。2.氢原子的能级结构图：公式：或五、玻尔理论：1.意义：（1）冲破了经典物理中能量连续变化的束缚。（2）成功解释了原子结构与氢原子光谱的关系。（3）使卢瑟福—玻尔原子模型以及能量量子化，能级跃迁等概念得到承认。2.局限性：（1）保留了太多经典物理的理论。（2）只能计算氢光谱，对其它原子光谱的计算偏差太大。（3）玻尔理论是一种半经

5、典的量子论。【典型例题】例1氢原子的核外电子质量为m，电量为e，在离核r远的轨道上运动，则：（1）电子运动的动能是多少？（2）电子绕核转动的周期T是多少？（3）氢原子核在电子轨道处产生的电场强度E是多少？（4）电子绕核运动的等效电流I是多少？解：（1）。（2）。（3）。（4）。例2已知电子的电量是，当电子经过电势差为的电场加速后，与某蒸气的原子发生碰撞。假定在碰撞过程中，原子吸收电子全部动能而进入激发态，则当处在激发态的此种原子回到基态时，它所发出的光波的波长是多少米？已知普朗克常量，答案要求保留3位有效数字。解：。例3现有1200个氢原子

6、被激发到量子数为4的能级上，若这些受激氢原子最后都回到基态，则在此过程中发出的光子总数是多少？假定处在量子数为n的激发态的氢原子跃迁到各较低能级的原子数都是处在该激发态能级上的原子总数的（）A.2200B.2000C.1200D.2400答案：A解析：1600+600=2200例4要将处于基态的氢原子电离，可用波长为的紫外光照射，那么，从各激发态到基态的赖曼系光谱，其波长的表示式为（）A.B.C.D.答案：D解析：电离时：∴∴例5用能量为的电子去激发基态氢原子，问受激发的氢原子向低能级跃迁时，会出现哪些波长的光谱线？（已知氢原子基态能量为）

7、解：又：则∴。∴同理【模拟试题】1.（95）下图给出氢原子最低的四个能级.氢原子在这些能级之间跃迁所辐射的光子的频率最多有种，其中最小的频率等于赫。（保留两个有效数字）2.（96）根据玻尔理论，氢原子的电子由外层轨道跃迁到内层轨道后（）。A.原子的能量增加，电子的动能减少B.原子的能量增加，电子的动能增加C.原子的能量减少，电子的动能减少D.原子的能量减少，电子的动能增加3.（97）在卢瑟福的粒子散射实验中，有少数粒子发生大角度偏转，其原因是（）A.原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上B.正电荷在原子中是均匀分布的C.原子中存在着

8、带负电的电子D.原子只能处于一系列不连续的能量状态中4、（98）处于基态的氢原子在某单色光束照射下，只能发出频率为ν1、ν2、ν3的三种光，且ν1<ν2<ν3，则该照射光的光子能