沪教版高中物理选修3-5第3讲：原子结构（学生版）——公主坟陈亚光

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1、原子结构奧彭大脑体操），匕教学目标）1.理解G粒子散射现象和波尔原子理论。2・牛会分析原子模型并能够解决相关问题。衣J趣味引刃爲知识梳理）原子的核式结构1.Q粒子散射现象绝大多数Q粒子穿过金箔后仍能沿原来方向前进，少数Q粒子发生了较大的偏转，并且有极少数。粒子偏转角超过了90°,有的甚至被弹回，偏转角儿乎达到180°.2.原子的核式结构卢瑟福对Q粒子散射实验结果进行了分析，于1911年提出了原子的核式结构学说：在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核，原子的全部正电荷和儿乎所有的质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间里绕着核旋转.原子核所带的

2、单位正电荷数等于核外的电子数.原子的半径大约是,原子核的大小约为・玻尔的原子模型1.玻尔假说提出的背景：经典电磁理论在解释原子结构时碰上了无法克服的困难，原子为什么是稳定的？原子光谱为什么不是连续光谱？玻尔假说的贡献，就是成功解释了经典理论无法解释的这些问题.玻尔假说的核心，是引入了量子化理论，从而找到了描绘微观世界的一条重要规律.2.玻尔假说的内容：（1）轨道量子化：・（2）能量状态量子化；原子只能处于与轨道量子化对应的不连续的能量状态中，在这些状态中，原子是稳定的，不辐射能量.（3）跃迁假说：原子从一种能级向另一种能级跃迁时，吸收（或辐射）一

3、定频率的光子，光子能量.氢原子能级氢原子在各个能量状态下的能量值，叫做它的能级.最低的能级状态，即电子在离原子核最近的轨道上运动的状态叫做基态，处于基态的原子最稳定.其他能级叫激发态.原子光谱及应用1.原子光谱：元素在稀薄气体状态下的光谱是分立的线状谱，由一些特定频率的波组成，又叫原子光谱.2.原子光谱的应用：每种元素的原子光谱都有自己的一组特定谱线，应用光谱分析可以确定物质成分.电子云玻尔模型引入了量子化观点，但不完善.在量子力学中，核外电子并没有确定的轨道，玻尔的电子轨道，只不过是电子出现概率最大的地方.把电子的概率分布用图象表示吋，用小黑点

4、的稠密程度代表概率的大小，其结果如同电子在原子核周围形成云雾，称为“电子云”.込特色讲解〕类型一：a粒子的散射规律例1.在。粒子穿过金箔发生大角度散射的过程屮，下列的哪些说法是正确的A.a粒子一直受到金原子核的斥力作用B.a粒子的动能不断减小C.a粒子的电势能不断增大D.。粒子发生散射，是与电子碰撞的结果解析：Q粒子一直受到原子核的斥力作用，动能先减小后增大，电势能先增大后减小.。粒子的质量M远大于电子质量(M=4X1837me),与电子相碰后运动状态基本保持不变.所以，应选答案A.答案：A类型二:氢原子能级及计算例2.氢原子能级图的一部分如图所

5、示，a、b、c分别表示氢原子在不同能级之间的三种跃迁途径,cn=2ba心=1——TD.③④设在a、b、c三种跃迁过程中，放出光子的能量和波长分别是爲、Eb、&和入八九、2,贝IJ①入b=入a+入c丄—丄J_②九九+4③入b=入。・Xc®Eb=Ea+Ec以上关系正确的是A.①③B.②④C.只有①解析：由玻尔理论知，Eb=Ea+EcfC又因为力人得,111=1血血4.故②④对，选B.答案：B类型三：氢原子模型综合问题例3.红原子辐射出一个光子后，根据玻尔理论，下列判断正确的是A.电子绕核旋转的半径增大B.电子的动能减少C.氢原子的电势能增大D.氢原子

6、的能级减小解析：氢原子辐射出一个光子是由绕核运转的电子由外层轨道向内层轨道跃迁产生的，即由高能级丄向低能级跃迁产生的，故A、C错D对.由ke2/rn2=mvn2/rn得：Ekn=2mvn2=ke2/lrnfB错.答案:D类型四：氢原子能级计算问题例4•已知氢原子基态的电子轨道半径为0=0.53X107°m,基态的能级值为5=—13.6eV.（1）有一群氢原子处于量子数n=3的激发态.画一能级图，在图上用箭头标明这些氢原子能发出哪几条光谱线.（2）计算这儿条光谱线中最长的波长.解析：（1）由于这群氢原子的自发跃迁辐射，会得到三条光谱线，如能级图15

7、-1-2中所示.图15—1—2（2）三条光谱线屮波长最长的光子能量最小，发生跃迁的两个能级的能塑差最小，根据氢原子能级的分布规律可知，红原子一定是从n=3的能级跃迁到n=2的能级.设波长为入，由chA=&_E2he_6.63x109x3xl0*E3-E2"（-116+1M）xi.6x10-19得入=94m=6.58X10_7m答案：6.58X10"7m矗当堂练习）基础演练1.对。粒子散射实验装置的描述（）①主要实验器材有：放射源、金箔、荧光屏、显微镜②金箔的厚薄对实验无影响③如果改用铝箔就不能发生散射现象④实验装置放在真空中以上说法正确的是D.②

8、③A.①②B.③④C.①④1.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.原子的绝大部分质量和全部正电荷集中