2020年高考物理一轮复习 第十五单元 近代物理 第2讲 原子结构 氢原子光谱课件 新人教版

原子结构氢原子光谱1必备知识2关键能力第2讲1原子的核式结构模型(1)α粒子散射实验实验装置:α粒子源、金箔、放大镜和荧光屏。实验现象:①绝大多数的α粒子穿过金箔后,基本上仍沿原来的方向前进。②少数α粒子发生了大角度偏转。③极少数α粒子的偏转角度大于90°,甚至有极个别α粒子几乎被“撞了回来”。实验意义:卢瑟福通过α粒子散射实验,否定了汤姆孙的原子模型,建立了核式结构模型。(2)核式结构模型1911年由卢瑟福提出,在原子中心有一个很小的核,叫原子核。它集中了原子全部的正电荷和几乎全部的质量,电子在核外空间运动。1原子的核式结构模型(3)原子核的电荷与尺度答案1答案ACB原子的核式结构模型1.1(2019辽宁沈阳模拟)(多选)如图所示为卢瑟福和他的助手做α粒子散射实验的装置示意图,荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A、B、C三个位置时,关于观察到的现象,下列说法中正确的是()。A.放在A位置时相同时间内观察到屏上的闪光次数最多B.放在B位置时相同时间内观察到屏上的闪光次数最少C.放在C位置时相同时间内观察到屏上的闪光次数最少D.放在C位置时观察不到屏上有闪光1.2(2018南昌期末)不能．．用卢瑟福原子核式结构模型得出的结论是()。A.原子中心有一个很小的原子核B.原子核是由质子和中子组成的C.原子的质量几乎全部集中在原子核内D.原子的正电荷全部集中在原子核内2氢原子光谱玻尔的原子模型(1)玻尔理论①定态:原子只能处于一系列不连续的能量状态中,在这些能量状态中原子是稳定的,电子虽然绕核运动,但并不向外辐射能量。②跃迁:原子从一种定态跃迁到另一种定态时,它辐射或吸收一定频率的光子,光子的能量由这两个定态的能量差决定,即hν=Em-En。(h是普朗克常量,h=6.63×10-34J·s)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氢原子光谱玻尔的原子模型(2)氢原子的能级能级图如图所示2BCD答案氢原子光谱玻尔的原子模型2.1(2019陕西师大附中模拟)(多选)根据玻尔理论可知,以下说法正确的是()。A.电子绕核运动有加速度,就要向外辐射电磁波B.处于定态的原子,其电子做变速运动,但它并不向外辐射能量C.原子内电子的可能轨道是不连续的D.原子能级跃迁时,辐射或吸收光子的能量取决于两个轨道的能量差2.2(2019山西临汾一中质检)某光电管的阴极为金属钾制成的,它的逸出功为2.21eV,如图所示是氢原子的能级图,一群处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时,辐射的光照射到该光电管的阴极上,这束光中能使金属钾发生光电效应的光谱线条数是()。A.2条B.4条C.5条D.6条B答案能级的分析与计算题型1.氢原子跃迁条件原子跃迁条件hν=Em-En只适用于光子和原子作用而使原子在各定态之间跃迁的情况。对于光子和原子作用而使氢原子电离时,只要入射光的能量E≥13.6eV,氢原子就能吸收光子的能量,对于实物粒子与原子作用使氢原子激发时,实物粒子的能量大于或等于能级差即可。2.氢原子跃迁时能量的变化(1)原子能量:En=Ekn+Epn=𝐸1𝑛2,随n增大而增大,其中E1=-13.6eV。(2)电子动能:电子绕氢原子核运动时由静电力提供向心力,即k𝑒2𝑟2=m𝑣2𝑟,所以Ek=𝑘𝑒22𝑟,即动能随r增大而减小。(3)电势能:通过库仑力做功判断电势能的增减。当轨道半径减小时,库仑力做正功,电势能减小;当轨道半径增大时,电势能增加。能级的分析与计算题型3.光谱线条数(1)一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为(n-1)。(2)一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数的两种求解方法:①用数学中的组合知识求解:N=C𝑛2=𝑛(𝑛-1)2。②利用能级图求解:在氢原子能级图中将氢原子跃迁的各种可能情况一一画出,然后相加。4.区别原子的跃迁与电离若入射光子的能量低于原子的电离能,则只有光子的能量恰好等于原子的两个能级之差时才能被吸收,并使原子发生跃迁,若入射光子的能量大于原子的电离能,则可以被吸收,并使原子电离。答案解析BC能级的分析与计算题型【例题】(多选)如图为氢原子的能级示意图,关于氢原子跃迁,下列说法中正确的是()。A.一个处于能级n=5的激发态的氢原子,它向低能级跃迁时,可发出10种不同频率的光子B.处于n=3激发态的氢原子子吸收具有1.87eV能量的光子后被电离C.用12eV的光子照射处于基态的氢原子时,电子仍处于基态D.电子从高能级跃迁到低能级时,动能增大,电势能增大解析方法能级的分析与计算题型一个处于能级n=5的激发态的氢原子,它向低能级跃迁时,最多可发出4种不同频率的光子,所以A项错误;当n=3时,氢原子的能量E3=-1.51eV,所以处于n=3激发态的氢原子的电离能是1.51eV,当该原子吸收具有1.87eV能量的光子后被电离,B项正确;根据玻尔理论可知,处于基态的原子不可能吸收12eV的光子,所以电子仍处于基态,C项正确;电子从高能级跃迁到低能级时,动能增大,电势能减小,所以D项错误。分析原子跃迁问题的注意事项(1)能级之间跃迁时放出的光子频率是不连续的。(2)当光子能量大于或等于13.6eV时,也可以被处于基态的氢原子吸收,使氢原子电离。当处于基态的氢原子吸收的光子能量大于13.6eV时,氢原子电离后,电子具有一定的初动能。(3)原子还可吸收外来实物粒子(例如自由电子)的能而被激发。因为实物粒子的动能可全部或部分被原子吸收,所以只要入射粒子的能量大于或等于两能级的能量差,就可以发生跃迁。(4)能级之间发生跃迁时放出(吸收)光子的频率由hν=Em-En求得,波长可由公式c=λν求得。答案解析AD能级的分析与计算题型【变式训练】(2019河北衡水中学模拟)(多选)如图所示,氢原子在不同能级间发生a、b、c三种跃迁时,释放光子的波长分别是λa、λb、λc,则下列说法正确的是()。A.从n=3能级跃迁到n=1能级时,释放光子的波长可表示为ℎ𝑐𝐸3-𝐸1B.从n=3能级跃迁到n=2能级时,电子的电势能减小,氢原子的能量增加C.若用波长为λc的光照射某金属时恰好能发生光电效应,则用波长为λa的光照射该金属时也一定能发生光电效应D.用12.09eV的光子照射大量处于基态的氢原子时,可以发出3种频率的光解析能级的分析与计算题型从n=3能级跃迁到n=1能级时,释放出的光子能量为(E3-E1),由E=hν得释放光子的波长为ℎ𝑐𝐸3-𝐸1,A项正确;从n=3能级跃迁到n=2能级时释放光子,因此电子的电势能减小,氢原子的能量减小,B项错误;由能级图可知波长为λc的光对应的光子频率大于波长为λa的光所对应的光子频率,因此用波长为λc的光照射某金属时恰好能发生光电效应,用波长为λa的光照射该金属时一定不能发生光电效应,C项错误;用12.09eV的光子照射大量处于基态的氢原子时,氢原子可以从n=1能级跃迁到n=3能级,大量氢原子再由n=3能级跃迁到n=1能级时将发出3种不同频率的光,D项正确。