【师说】2017届高三物理一轮总复习 (选修3-5)3.1 原子结构 氢原子光谱课件 新人教版

原子物理【知识建构】第三节 原子结构一、 考情分析二、考点知识梳理 （一）、原子的核式结构模型 1、汤姆生的“枣糕”模型（1）1897年汤姆生发现了______，使人们认识到原子．．有复杂结构，揭开了研究原子的序幕． (2)“枣糕”模型：原子是一个球体，正电荷均匀分布在整个球内，电子像枣糕里的枣子一样镶嵌在原子里．2、卢瑟福的核式结构模型（1）α粒子散射实验的结果：α粒子通过金箔时，________不发生偏转，仍沿原来的方向前进，_______发生较大的偏转，________偏转角超过900，有的甚至被_______，偏转角几乎达到______．（2）核式结构模型：在原子的中心有一个______，叫做________，原子的__________和几乎_________都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间里_________．原子核所带的单位正电荷数_______核外的电子数，所以整个原子是呈_______的．电子绕着核旋转所需的向心力就是_________________．（3）从α粒子散射实验的数据估算出原子核大小的数量级为___________ m，原子大小的数量级为__________ m。

（4）a粒子散射的简单解释。

①由于电子质量远远小于α粒子的质量（电子质量约为α粒子质量的１／7300），即使α粒子碰到电子，其运动方向也不会发生明显偏转，就象一颗飞行的子弹碰到尘埃一样，所以电子不可能使α粒子发生大角度散射。

而只能是因为原子中除电子外的带正电的物质的作用而引起的；②使α粒子发生大角度散射的只能是原子中带正电的部分，按照汤姆生的原子模型，正电荷在原子内是均均分布的，α粒子穿过原子时，它受到两侧正电荷的斥力有相当大一部分互相抵消，因而也不可能使α粒子发生大角度偏转，更不可能把α粒子反向弹回，这与α粒子散射实验的结果相矛盾，从而否定了汤姆生的原子模型。

③实验现象中，α粒子绝大多数不发生偏转，少数发生较大偏转，极少数偏转超过︒90，个别甚至被弹回，都说明了原子中绝大部分是空的，带正电的物质只能集中在一个很少的体积内（原子核）。

【Hale Waihona Puke 析】由放出的三种不同能量的光子的能量可知，跃迁
发生前这些原子分布在两个激发态，其中最高能级(n＝3)的能量 值是－13.6 eV＋12.09 eV＝－1.51 eV.
m.
②氢原子能级公式 1 En＝ n2 E1(n＝1,2,3，…)，其中E1为氢原子基态的能量值， 其数值为E1＝ －13.6eV .
③原子的最低能量状态为 基态 ，对应电子在离核最近的轨道 上运动；较高的能量状态称为 激发态 ，对应电子在离核较远的轨 道上运动．氢原子的能级图如图所示．
三、原子的跃迁与电离 原子跃迁时，不管是吸收还是辐射光子，光子的能量都必须 等于这两个能级的能量差．若想把处于某一定态上的原子的电子 电离出去，就需要给原子一定的能量，如基态原子电离(即上升到 n＝∞)，其电离能为13.6 eV，只要能量等于或大于13.6 eV的光子 都能使基态氢原子电离，只不过入射光子的能量越大，原子电离 后产生的自由电子具有的动能越大.
③跃迁假设：原子从一个能量状态向另一个能量状态跃迁时 要 辐射或吸收 一定频率的光子，光子的能量等于两个能级的能 量差，即hν＝Em－En(m>n)．
(2)氢原子的能级和轨道半径 ①氢原子轨道半径公式 rn ＝
n2 r1(n＝1,2,3，…)，其中r1为基态半径，也称为玻尔半
－10
径，其数值为r1＝ 0.53×10
选修3－5 第三章 原子结构
原子核
说考纲—分析考情知考向
考纲要求 1.氢原子光谱(Ⅰ) 2．氢原子的能级结构、能级公式(Ⅰ) 3．原子核的组成、放射性、原子核的衰 变、半衰期(Ⅰ) 4．放射性同位素(Ⅰ) 5．核力、核反应方程(Ⅰ) 6．结合能、质量亏损(Ⅰ) 7．裂变反应和聚变反应、裂变反应堆(Ⅰ) 8．射线的危害和防护(Ⅰ) 命题规律 (1)氢原子光谱、能级 的考查； (2)放射性元素的衰 变、核反应的考查； (3)质能方程、核反应 方程的计算； (4)与动量守恒定律相 结合的计算 复习策略 体会微观领域的 研究方法，从实 际出发，经分析 总结、提出假 设、建立模型， 在经过实验验 证，发现新的问 题，从而对假设 进行修正

【解题指南】解答本题可按下列思路分析:
【规范解答】选D.由E=hν=h c 知,光子能量越大时，光的频率

越高、波长越短.从高能级向n=1能级跃迁时光子能量为E≥E2E1=10.2 eV,A错.从高能级向n=2的能级跃迁时发出的光子能量 为E3-E2≤E≤-E2,即1.89 eV≤E≤3.40 eV,可见有一部分光处于 紫外线区域,B错误.从高能级向n=3的能级跃迁时,光子能量最高 E=-E3=1.51 eV,比可见光光子能量小,C错误.从n=3能级向n=2能 级跃迁时，光子能量E=E3-E2=1.89 eV,D正确.
对应规律
对规律的产生的解释
光电子的最大初 动能随着入射光 频率的增大而增 大，与入射光强 度无关
电子吸收光子能量后，一部分克服阻碍作 用做功，剩余部分转化为光电子的初动能， 只有直接从金属表面飞出的光电子才具有 最大初动能，对于确定的金属，W0是一定 的，故光电子的最大初动能只随入射光的 频率增大而增大
第1讲 原子结构 氢原子光谱
考点1 原子结构
1.电子的发现：英国物理学家_汤__姆__孙__发现了电子. 2.α 粒子散射实验 1909～1911年，英国物理学家_卢__瑟__福__和他的助手进行了用α 粒 子轰击金箔的实验，实验发现绝大多数α 粒子穿过金箔后基本 上仍沿_原__来__方向前进，但有少数α 粒子发生了大角度偏转，偏 转的角度甚至大于90°，也就是说它们几乎被“撞”了回来.
实验基础
Hale Waihona Puke 结构差异成功和局限
“枣糕模型”
电子的发现
带正电物质均 匀分布在原子 内，电子镶嵌 其中
解释了一些实验 现象，无法说明 α 粒子散射实验
实验基础 结构差异
成功和局限

• ②氢原子的能级图，如下图所示．
• a．能级图中的横线表示氢原子可能的能 量状态——定态． • b．横线左端的数字“1,2,3„”表示量子 数，右端的数字“－13.6，－3.4„”表 示氢原子的能级． • c．相邻横线间的距离，表示相邻的能级 差，量子数越大，相邻的能级差越小． • d．带箭头的竖线表示原子由较高能级向 较低能级跃迁，原子跃迁条件为：hν＝ Em－En.
衰变实质 衰变规律
β 衰变 － A A 0 － Z X→Z＋1Y＋－1e 中子转化为质子和电 一个整体射出 子 1 4 1 1 21 1H＋20n→2 He 0n→1H＋ 0－1e 电荷数守恒、质量数守恒• 式中N原、m原表示衰变前的放射性元素的 原子数和质量，N余、m余表示衰变后尚未 发生衰变的放射性元素的原子数和质量， t表示衰变时间，τ表示半衰期． • ②影响因素：放射性元素衰变的快慢是由 原子核内部因素决定的，跟原子所处的物 理状态(如温度、压强)或化学状态(如单质
题组演练
• 1．天然放射现象 自发地 • (1)天然放射现象：某些元素 放射性元素放 射某些射线的现象称为天然放射现象，这 氦核流 些元素称 (2) 三种射线的本 电子流 电磁波． 质：α射线是 ，β射线是 ，γ射线是
• (3)三种射线的本质和特性
组成 高速氦核流
种类
α射线
β射线
γ射线
高速电子流
• (3)轨道：原子的不同能量状态跟电子在不 同的圆周轨道绕核运动相对应．原子的定 态是不连续的，因此电子的可能轨道也是 不连续的．
• 2．氢原子光谱 • (1)光谱 • ①光谱：用光栅或棱镜可以把光按波长展 波长(频率) 强度 开，获得光的 成分和 分布的记录，即光谱． • ②光谱分类 亮线 • 有些光谱是一条条的 ，这样的光 谱叫做线状谱． 光带 • 有的光谱是连在一起的 ，这样的光 谱叫做连续谱．