沪教版高中物理选修3-5第3讲：原子结构（教师版）

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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.原子核所带的单位正电荷数等于核外的电子数.

2、原子的半径大约是IO-10m,原子核的大小约为〜10*m.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：原子核外电子的可能轨道是某些分立的数值.（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E=hv=E>—E.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，用小黑点的稠密程度

4、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示，a、b、c分别表示氢原子在不同能级之

5、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

6、轨道跃迁产生的，即由高能级向低能级跃迁产生的,故A、C错D对.rflke2/rn2=mvn2/rn得:Ekn=—mvn2=ke2/lrnfB错.2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厂i=0.53基态的能级值为E!=-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15-1-2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量差最小，根

7、据氢原子能级的分布规律可知，氢原子一定是从n=3的能级跃迁到n=2的能级.设波长为入，由h-=E3-E2A6.63x10'34x3x108-13-6+^6)xl.6xl0-m=6'58X1°7mhe得x=e3-e2答案：6.58X10"7m心当堂练习）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A.①②B.③④C.①④D.②③答案C1.在卢瑟福的。粒子散射实验中，有少数。粒