2019-2020学年高中物理 第十八章 本章整合课件 新人教版选修3-5

本章整合汤姆孙的原子模型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球中,被正电荷吸引着卢瑟福的原子核式结构模型电子的发现阴极射线:高速电子流汤姆孙发现电子:揭示原子有复杂结构密立根测定电子的电荷量α粒子散射实验绝大多数α粒子不改变运动方向少数α粒子发生偏转极少数α粒子发生大角度偏转,甚至被反弹原子的核式结构原子核:集中了全部正电荷和几乎全部质量电子:绕原子核高速旋转内部相当空旷:原子直径的数量级是10-10m,而原子核直径的数量级是10-15m成功解释了α粒子散射实验,不能解释氢光谱玻尔的原子模型两个基本假设定态假设和轨道量子化频率条件:能级跃迁,ℎ𝜈=𝐸𝑚-𝐸𝑛成功解释了氢原子光谱氢原子能量量子化:𝐸𝑛=1𝑛2𝐸1,𝑛=1,2,3,…发射光谱:ℎ𝜈=𝐸𝑚-𝐸𝑛(𝑚𝑛)吸收光谱:ℎ𝜈=𝐸𝑚-𝐸𝑛(𝑚𝑛)局限性:不能解释复杂原子的光谱专题一专题二专题三专题一原子核式结构模型1.α粒子散射实验。(1)实验结果:α粒子穿过金箔后,绝大多数α粒子仍沿原来的方向前进;少数α粒子有较大的偏转;极少数α粒子的偏角超过90°,有的甚至达到180°。(2)原因:α粒子与金核间的库仑力使靠近金核的α粒子发生了大角度偏转。2.核式结构学说。(1)核式结构学说:在原子的中心有一个很小的原子核,原子的全部正电荷和几乎全部的质量都集中在原子核内,电子绕核运转。(2)电子由离核近的轨道跃迁到离核远的轨道,能量增加,电势能增加,动能减少。专题一专题二专题三【例题1】(多选)关于α粒子散射实验现象,下列说法正确的是()A.绝大多数α粒子沿原方向运动,说明正电荷在原子内均匀分布,使α粒子受力平衡B.极少数α粒子发生大角度偏转,说明原子内全部正电荷和几乎所有质量都集中在很小的区域内C.极少数α粒子发生大角度偏转,说明原子内的电子对α粒子的吸引力很大D.α粒子散射实验为卢瑟福提出原子核式结构提供了实验依据解析:在α粒子散射实验中,绝大多数α粒子不偏转,说明α粒子未受到明显的作用力,也说明原子核很小,为核式结构提供了依据。Α粒子在电场力(斥力)的作用下发生偏转,选项B、D正确。答案:BD专题一专题二专题三专题二玻尔的原子模型1.玻尔的原子模型的要点。(1)能量的量子化:En=𝐸1𝑛2;(2)轨道的量子化:rn=n2r1;(3)能级跃迁:hν=Em-En。2.跃迁与光谱线。(1)原子处于基态时,原子是稳定的,但原子在吸收能量跃迁到激发态后,就不稳定,这时就会向低能级定态跃迁,而跃迁到基态,有时是经多次跃迁再到基态。专题一专题二专题三(2)一群氢原子处于量子数为n的激发态时,可能辐射出的光谱线条数为N=𝑛(𝑛-1)2=C𝑛2一个氢原子处于量子数为n的激发态时,可能辐射出的光谱线最多有(n-1)条。3.跃迁与电离。(1)把处于某一定态的原子的电子电离出去,需要给原子一定的能量。如使氢原子从n=1的基态上升到n=∞的状态。这个能量的大小至少为13.6eV。(2)在光子的激发下引起的原子跃迁,要求光子的能量必须等于原子的某两个能级差;在电子的碰撞下引起的原子的跃迁,要求电子的能量必须大于或等于原子的某两个能级差。专题一专题二专题三【例题2】氢原子第n能级的能量为En=𝐸1𝑛2,其中𝐸1是基态能量,而𝑛=1,2,…若一氢原子发射能量为−316𝐸1光子后处于比基态能量高出−34𝐸1的激发态,则氢原子发射光子前后分别处于第几能级?点拨:跃迁规律是解决这类问题的关键。专题一专题二专题三解析:设氢原子发射光子前后分别处于第l与第m能级,则依题意有𝐸1𝑙2−𝐸1𝑚2=−316𝐸1①𝐸1𝑚2−𝐸1=−34𝐸1②由②式解得m=2③由①③式得l=4氢原子发射光子前后分别处于第4与第2能级。答案:4和2专题一专题二专题三专题三走出原子跃迁问题的三个误区误区1:误认为一个氢原子与一群氢原子跃迁发出的光谱线条数相同。出现该误区是由于将一个氢原子与一群氢原子跃迁情况相混淆。实际上如果是一个氢原子,该氢原子的核外电子在某时刻只能处在某一个可能的轨道上,由这一轨道向另一轨道跃迁时可能的情况只有一种,即只能发出一种光,但可能发出的光条数为(n-1)种。如果是一群氢原子,该群氢原子的核外电子在某时刻有多种可能轨道。虽然每一个跃迁时只能发出一种光,但这些原子的核外电子跃迁时就会有各种情况出现,发光条数N=𝑛(𝑛-1)2。专题一专题二专题三误区2:误认为直接跃迁与间接跃迁辐射(或吸收)光子的频率相同。产生该误区是混淆了直接跃迁与间接跃迁的概念,实际上原子从一种定态跃迁到另一种定态时,可能直接从初轨道(m)跃迁到末轨道(n),此时辐射(或吸收)光子的频率只有一种,即|Em-En|=hν,也可能从初轨道(m)跃迁到m与n之间的某一轨道(如k),再从k轨道跃迁到k与n之间的另一轨道……最后跃迁到n轨道,此种情况下,每一次跃迁就对应着一个频率的光子。即直接跃迁对应着一个频率的光子,间接跃迁则对应着多个频率的光子。专题一专题二专题三误区3:误认为光子与原子作用时无论是原子跃迁还是电离均须满足hν=Em-En。这是由于没有真正理解玻尔理论的频率条件,实际上hν=Em-En只适用于光子和原子作用使原子在各定态之间跃迁的情况,对于光子和原子作用使原子电离的情况,则不受此条件的限制。专题一专题二专题三【例题3】一个氢原子处于基态,用光子能量为15eV的电磁波去照射该原子,问能否使氢原子电离?若能使之电离,则电子被电离后所具有的最大初动能是多大?解析:氢原子从基态n=1处被完全电离至少需要吸收13.6eV的能量。所以15eV的光子能使之电离,由能量守恒可知,完全电离后还剩余动能Ek=15eV-13.6eV=1.4eV。答案:氢原子能被电离电离后电子具有的最大初动能为1.4eV