1、 認(rèn)識(shí)原子結(jié)構(gòu)的線索：認(rèn)識(shí)原子結(jié)構(gòu)的線索：氣體放電氣體放電的研究的研究陰極射線陰極射線 發(fā)現(xiàn)電子發(fā)現(xiàn)電子 湯姆孫的湯姆孫的“棗糕棗糕”模型模型 盧瑟福核式結(jié)構(gòu)模型盧瑟福核式結(jié)構(gòu)模型玻爾模型玻爾模型. .粒子散射實(shí)驗(yàn)粒子散射實(shí)驗(yàn)氫原子光譜的研究氫原子光譜的研究實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)差異結(jié)構(gòu)差異成功和局限成功和局限“棗糕棗糕”模型模型電子的電子的發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)帶正電物質(zhì)均帶正電物質(zhì)均勻分布在原子勻分布在原子內(nèi)內(nèi), ,電子鑲嵌其電子鑲嵌其中中解釋了一些實(shí)驗(yàn)事解釋了一些實(shí)驗(yàn)事實(shí)實(shí), ,無(wú)法說(shuō)明無(wú)法說(shuō)明粒子粒子散射實(shí)驗(yàn)散射實(shí)驗(yàn)核式結(jié)核式結(jié)構(gòu)模型構(gòu)模型粒子散粒子散射實(shí)驗(yàn)射實(shí)驗(yàn)全部正電荷和全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量幾

2、乎全部質(zhì)量集中在核里集中在核里, ,電電子繞核旋轉(zhuǎn)子繞核旋轉(zhuǎn)成功解釋了成功解釋了粒子粒子散射實(shí)驗(yàn)散射實(shí)驗(yàn), ,無(wú)法解釋無(wú)法解釋原子的穩(wěn)定性與原原子的穩(wěn)定性與原子光譜的分立特征子光譜的分立特征玻爾的原玻爾的原子模型子模型氫原子光氫原子光譜的研究譜的研究在核式結(jié)構(gòu)模在核式結(jié)構(gòu)模型基礎(chǔ)上型基礎(chǔ)上, ,引入引入量子化觀點(diǎn)量子化觀點(diǎn)成功解釋了氫原子成功解釋了氫原子光譜光譜, ,無(wú)法解釋較復(fù)無(wú)法解釋較復(fù)雜的原子光譜雜的原子光譜本章知識(shí)鏈接本章知識(shí)鏈接第一講第一講 原子結(jié)構(gòu)原子結(jié)構(gòu) 玻爾理論玻爾理論考點(diǎn)自清考點(diǎn)自清一、電子的發(fā)現(xiàn)一、電子的發(fā)現(xiàn)1.1.陰極射線的發(fā)現(xiàn)陰極射線的發(fā)現(xiàn)：1919世紀(jì)世紀(jì), ,科學(xué)家

3、研究稀薄氣體放電科學(xué)家研究稀薄氣體放電, ,發(fā)現(xiàn)陰發(fā)現(xiàn)陰極發(fā)出一種射線極發(fā)出一種射線 . .2.2.電子的發(fā)現(xiàn)電子的發(fā)現(xiàn)：湯姆孫確定陰極射線是由帶負(fù)電的粒子組成：湯姆孫確定陰極射線是由帶負(fù)電的粒子組成, ,并測(cè)定出它的比荷并測(cè)定出它的比荷 , ,之后用油滴實(shí)驗(yàn)測(cè)定了它的電荷量之后用油滴實(shí)驗(yàn)測(cè)定了它的電荷量, ,確確定它是組成各種物質(zhì)的基本成分定它是組成各種物質(zhì)的基本成分, ,稱(chēng)之為稱(chēng)之為 . .3.3.電子的發(fā)現(xiàn)電子的發(fā)現(xiàn)說(shuō)明說(shuō)明原子也是可再分的原子也是可再分的. .陰極射線陰極射線電子電子me二、二、 粒子散射實(shí)驗(yàn)和盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型粒子散射實(shí)驗(yàn)和盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型1.1.粒子散射實(shí)驗(yàn)粒

4、子散射實(shí)驗(yàn)用用粒子轟擊金箔粒子轟擊金箔, ,絕大多數(shù)絕大多數(shù)仍沿原來(lái)仍沿原來(lái)的方向前進(jìn)，但的方向前進(jìn)，但少數(shù)少數(shù)粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)極少數(shù)粒子粒子甚至被撞了回來(lái)，如圖所示甚至被撞了回來(lái)，如圖所示. 2.2.核式結(jié)構(gòu)模型核式結(jié)構(gòu)模型: :在原子中心有一個(gè)很小的核在原子中心有一個(gè)很小的核( (原子核原子核),),原子原子的的全部正電荷全部正電荷和和幾乎全部質(zhì)量幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里都集中在原子核里, ,帶負(fù)電的電帶負(fù)電的電子在核外繞核旋轉(zhuǎn)子在核外繞核旋轉(zhuǎn). .3.3.原子核的大小原子核的大小: :直徑數(shù)量級(jí)在直徑數(shù)量級(jí)在1010-14 -14 m m1010-1

5、5 -15 m m以下以下, ,原子大小原子大小數(shù)量級(jí)為數(shù)量級(jí)為1010-10 -10 m.m.4.4.核外電子的運(yùn)動(dòng)核外電子的運(yùn)動(dòng): :由原子核對(duì)核外電子的由原子核對(duì)核外電子的 作為核外作為核外電子繞核旋轉(zhuǎn)的向心力電子繞核旋轉(zhuǎn)的向心力. .庫(kù)侖力庫(kù)侖力三、原子光譜三、原子光譜1 1. .光譜的分類(lèi)光譜的分類(lèi)早在早在1717世紀(jì)，牛頓世紀(jì)，牛頓就發(fā)現(xiàn)了日光通過(guò)就發(fā)現(xiàn)了日光通過(guò)三棱鏡后的色散現(xiàn)三棱鏡后的色散現(xiàn)象，并把實(shí)驗(yàn)中得象，并把實(shí)驗(yàn)中得到的到的彩色光帶彩色光帶叫做叫做光譜光譜（1）連續(xù)光譜）連續(xù)光譜 連續(xù)分布連續(xù)分布的包含有從紅光到紫光各種的包含有從紅光到紫光各種色光的光譜叫做連續(xù)光譜。色光

6、的光譜叫做連續(xù)光譜。 熾熱的固體、液體和高壓氣體熾熱的固體、液體和高壓氣體的發(fā)射的發(fā)射光譜是連續(xù)光譜。例如白熾燈絲發(fā)出光譜是連續(xù)光譜。例如白熾燈絲發(fā)出的光、燭焰、熾熱的鋼水發(fā)出的光都的光、燭焰、熾熱的鋼水發(fā)出的光都形成連續(xù)光譜。形成連續(xù)光譜。（2）明線光譜）明線光譜 只含有一些只含有一些不連續(xù)的亮線不連續(xù)的亮線的光譜叫做明線光的光譜叫做明線光譜。明線光譜中的亮線叫譜線，各條譜線對(duì)應(yīng)譜。明線光譜中的亮線叫譜線，各條譜線對(duì)應(yīng)不同波長(zhǎng)的光。不同波長(zhǎng)的光。 稀薄氣體或金屬的蒸氣的發(fā)射光譜稀薄氣體或金屬的蒸氣的發(fā)射光譜是明線是明線光譜。明線光譜是由游離狀態(tài)的原子發(fā)射的，光譜。明線光譜是由游離狀態(tài)的原子發(fā)

7、射的，所以也叫原子的光譜。實(shí)踐證明，原子不同，所以也叫原子的光譜。實(shí)踐證明，原子不同，發(fā)射的明線光譜也不同，每種原子只能發(fā)出具發(fā)射的明線光譜也不同，每種原子只能發(fā)出具有本身特征的某些波長(zhǎng)的光，因此有本身特征的某些波長(zhǎng)的光，因此明線光譜的明線光譜的譜線也叫原子的特征譜線。譜線也叫原子的特征譜線。（3）吸收光譜）吸收光譜 高溫物體發(fā)出的白光（其中包含連續(xù)分布高溫物體發(fā)出的白光（其中包含連續(xù)分布的一切波長(zhǎng)的光）通過(guò)物質(zhì)時(shí)，某些波長(zhǎng)的的一切波長(zhǎng)的光）通過(guò)物質(zhì)時(shí)，某些波長(zhǎng)的光被物質(zhì)吸收后產(chǎn)生的光譜，叫做吸收光譜。光被物質(zhì)吸收后產(chǎn)生的光譜，叫做吸收光譜。 各種原子的吸收光譜中的每一條暗線都跟該各種原子的吸

8、收光譜中的每一條暗線都跟該種原子的原子的發(fā)射光譜中的一條明線相對(duì)種原子的原子的發(fā)射光譜中的一條明線相對(duì)應(yīng)。這表明，應(yīng)。這表明，低溫氣體原子吸收的光，恰好低溫氣體原子吸收的光，恰好就是這種原子在高溫時(shí)發(fā)出的光就是這種原子在高溫時(shí)發(fā)出的光。因此吸收。因此吸收光譜中的暗譜線，也是原子的特征譜線。太光譜中的暗譜線，也是原子的特征譜線。太陽(yáng)的光譜是吸收光譜。陽(yáng)的光譜是吸收光譜。 光 譜發(fā)射光譜定義：由發(fā)光體直接產(chǎn)生的光譜連續(xù)光譜產(chǎn)生條件：熾熱的固體、液體和高壓氣體發(fā) 光形成的光譜的形式：連續(xù)分布，一切波長(zhǎng)的光都有線狀光譜（原子光譜）產(chǎn)生條件：稀薄氣體發(fā)光形成的光譜光譜形式：一些不連續(xù)的明線組成，不同元素

9、的明線光譜不同（又叫特征光譜）吸收光譜定義：連續(xù)光譜中某些波長(zhǎng)的光被物質(zhì)吸收后產(chǎn)生的光譜產(chǎn)生條件：熾熱的白光通過(guò)溫度較白光低的氣體后，再色散形成的光譜形式：用分光鏡觀察時(shí)，見(jiàn)到連續(xù)光譜背景上出現(xiàn)一些暗線（與特征譜線相對(duì)應(yīng)） 各種光譜的特點(diǎn)及成因：氫原子是最簡(jiǎn)單的原子，其光譜也最簡(jiǎn)單。氫原子是最簡(jiǎn)單的原子，其光譜也最簡(jiǎn)單。（4）、氫原子光譜）、氫原子光譜221111()3,4,5,.2Rnnm7巴耳末公式 R=1.10 10里德伯常量四四. .玻爾理論玻爾理論(1)(1)能量量子化能量量子化：原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，在：原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，在這些能量狀態(tài)中原子是穩(wěn)

10、定的，電子雖然繞核運(yùn)動(dòng)，但并不向外這些能量狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的，電子雖然繞核運(yùn)動(dòng)，但并不向外輻射能量輻射能量. .這種狀態(tài)稱(chēng)為這種狀態(tài)稱(chēng)為定態(tài)。定態(tài)。能量最低的狀態(tài)叫能量最低的狀態(tài)叫 , 其他狀態(tài)叫其他狀態(tài)叫 .(2)(2)原子的能級(jí)躍遷假設(shè)原子的能級(jí)躍遷假設(shè)：原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時(shí)，：原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時(shí)，它輻射或吸收一定頻率的光子，光子的能量由這兩個(gè)定態(tài)的能量它輻射或吸收一定頻率的光子，光子的能量由這兩個(gè)定態(tài)的能量差決定，即差決定，即h=Eh=Em m-E-En n.(h.(h是普朗克常量，是普朗克常量，h=6.63h=6.631010-34-34 Js) Js)(3)

11、(3)軌道量子化假設(shè)軌道量子化假設(shè)：原子的不同能量狀態(tài)跟電子在不同的圓周：原子的不同能量狀態(tài)跟電子在不同的圓周軌道繞核運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng)軌道繞核運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng). .原子的定態(tài)是不連續(xù)的，因此電子的可能原子的定態(tài)是不連續(xù)的，因此電子的可能軌道也是不連續(xù)的軌道也是不連續(xù)的. .基態(tài)基態(tài)激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)說(shuō)明：說(shuō)明：氫原子躍遷時(shí)電子動(dòng)能、電勢(shì)能與原子能量的氫原子躍遷時(shí)電子動(dòng)能、電勢(shì)能與原子能量的變化變化(1)(1)原子能量原子能量: : 隨隨n n增大而增大增大而增大，其，其中中E E1 1=-13.6 eV.=-13.6 eV.(2)(2)電子動(dòng)能電子動(dòng)能: :電子繞氫原子核運(yùn)動(dòng)時(shí)靜電力提供向心電子繞氫原子核運(yùn)動(dòng)時(shí)

12、靜電力提供向心力力, ,即即 所以所以 隨隨r r增大而減小增大而減小. .(3)(3)電勢(shì)能：電勢(shì)能：通過(guò)庫(kù)侖力做功判斷電勢(shì)能的增減通過(guò)庫(kù)侖力做功判斷電勢(shì)能的增減. .當(dāng)軌道半徑減小時(shí)當(dāng)軌道半徑減小時(shí), ,庫(kù)侖力做正功庫(kù)侖力做正功, ,電勢(shì)能減小電勢(shì)能減小; ;反之反之, ,軌道軌道半徑增大時(shí)半徑增大時(shí), ,電勢(shì)能增加電勢(shì)能增加. .1nknpn2EEEE,n222evkm,rr2knn1eEk,2r (1)(1)巴耳末系是氫原子在可見(jiàn)光區(qū)的一巴耳末系是氫原子在可見(jiàn)光區(qū)的一組譜線組譜線, ,在紅外光區(qū)和紫外光區(qū)也有類(lèi)似的譜線系在紅外光區(qū)和紫外光區(qū)也有類(lèi)似的譜線系. .(2)(2)原子躍遷條件

13、原子躍遷條件h=Eh=Em m-E-En n：只適用于只適用于光子和原子作光子和原子作用而使原子用而使原子在各定態(tài)之間躍遷在各定態(tài)之間躍遷的情況的情況. .對(duì)于光子和原對(duì)于光子和原子作用而子作用而使原子電離使原子電離時(shí)，只要入射光的能量時(shí)，只要入射光的能量E13.6 E13.6 eVeV，原子就能吸收光子的能量，對(duì)于，原子就能吸收光子的能量，對(duì)于實(shí)物粒子與原實(shí)物粒子與原子作用使原子激發(fā)子作用使原子激發(fā)時(shí)，實(shí)物粒子的能量大于或等于時(shí)，實(shí)物粒子的能量大于或等于能級(jí)差即可能級(jí)差即可. .五、氫原子的能級(jí)、能級(jí)公式五、氫原子的能級(jí)、能級(jí)公式1.1.氫原子的能級(jí)和軌道半徑氫原子的能級(jí)和軌道半徑(1)(1

14、)氫原子的能級(jí)公式：氫原子的能級(jí)公式： (n=1,2,3(n=1,2,3，)，其中其中E E1 1為基態(tài)能量，其數(shù)值為為基態(tài)能量，其數(shù)值為E E1 1=-13.6 eV.=-13.6 eV.(2)(2)氫原子的半徑公式：氫原子的半徑公式：r rn n=n=n2 2r r1 1(n=1,2,3(n=1,2,3，)，其，其中中r r1 1為基態(tài)半徑，又稱(chēng)玻爾半徑，其數(shù)值為為基態(tài)半徑，又稱(chēng)玻爾半徑，其數(shù)值為r r1 1=0.53=0.531010-10-10m.m.n121EEn2.2.氫原子的能級(jí)圖氫原子的能級(jí)圖(1)(1)能級(jí)圖如圖所示能級(jí)圖如圖所示. .原子躍遷條件原子躍遷條件h=Em-En：

15、只適用于只適用于光子和原子作用而光子和原子作用而使原子使原子在各定態(tài)之間躍遷在各定態(tài)之間躍遷的的情況情況.對(duì)于光子和原子作用而對(duì)于光子和原子作用而使原子電離使原子電離時(shí)，只要入射光時(shí)，只要入射光的能量的能量E13.6 eV，原子就，原子就能吸收光子的能量，對(duì)于能吸收光子的能量，對(duì)于實(shí)實(shí)物粒子與原子作用使原子激物粒子與原子作用使原子激發(fā)發(fā)時(shí)，實(shí)物粒子的能量大于時(shí)，實(shí)物粒子的能量大于或等于能級(jí)差即可或等于能級(jí)差即可. (1)(1)一群氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線一群氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線數(shù)為數(shù)為 一個(gè)氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線數(shù)最多為一個(gè)氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線數(shù)最多為(n-1).(n-1).

16、(2)(2)由能級(jí)圖可知，由于電子的軌道半徑不同，氫原由能級(jí)圖可知，由于電子的軌道半徑不同，氫原子的能級(jí)不連續(xù)，這種現(xiàn)象叫能量量子化子的能級(jí)不連續(xù)，這種現(xiàn)象叫能量量子化. .(3)n=1(3)n=1對(duì)應(yīng)于基態(tài)，對(duì)應(yīng)于基態(tài)，nn對(duì)應(yīng)于原子的電離對(duì)應(yīng)于原子的電離. . 2nn n1NC,2題型探究題型探究題型題型1 1 粒子散射實(shí)驗(yàn)的理解粒子散射實(shí)驗(yàn)的理解【例例1 1】(1)(1)關(guān)于原子結(jié)構(gòu)理論與關(guān)于原子結(jié)構(gòu)理論與粒子散射實(shí)驗(yàn)的關(guān)系粒子散射實(shí)驗(yàn)的關(guān)系, ,下下列說(shuō)法正確的是列說(shuō)法正確的是 ( )( ) A. A.盧瑟福做盧瑟福做粒子散射實(shí)驗(yàn)是為了驗(yàn)證湯姆孫的棗糕模粒子散射實(shí)驗(yàn)是為了驗(yàn)證湯姆孫的棗

17、糕模型是錯(cuò)誤的型是錯(cuò)誤的 B.B.盧瑟福認(rèn)識(shí)到湯姆孫盧瑟福認(rèn)識(shí)到湯姆孫“棗糕模型棗糕模型”的錯(cuò)誤后提出了的錯(cuò)誤后提出了“核式結(jié)構(gòu)核式結(jié)構(gòu)”理論理論 C.C.盧瑟福的盧瑟福的粒子散射實(shí)驗(yàn)是為了驗(yàn)證核式結(jié)構(gòu)理論的粒子散射實(shí)驗(yàn)是為了驗(yàn)證核式結(jié)構(gòu)理論的正確性正確性 D.D.盧瑟福依據(jù)盧瑟福依據(jù)粒子散射實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象提出了原子的粒子散射實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象提出了原子的“核核式結(jié)構(gòu)式結(jié)構(gòu)”理論理論 (2) (2)在在粒子散射實(shí)驗(yàn)中粒子散射實(shí)驗(yàn)中, ,粒子的偏轉(zhuǎn)是由于受到原粒子的偏轉(zhuǎn)是由于受到原子內(nèi)正電荷的庫(kù)侖力而發(fā)生的子內(nèi)正電荷的庫(kù)侖力而發(fā)生的. .實(shí)驗(yàn)中即使實(shí)驗(yàn)中即使1 mm1 mm厚的金厚的金箔也大約有箔也大約有3

18、 3003 300層原子層原子, ,但絕大多數(shù)的但絕大多數(shù)的粒子穿過(guò)金箔粒子穿過(guò)金箔后仍沿原來(lái)的方向前進(jìn)后仍沿原來(lái)的方向前進(jìn), ,只有少數(shù)發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)只有少數(shù)發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn), ,這這說(shuō)明了什么說(shuō)明了什么? ? 思路點(diǎn)撥思路點(diǎn)撥 求解此題應(yīng)注意以下兩點(diǎn)求解此題應(yīng)注意以下兩點(diǎn): :(1)(1)應(yīng)依據(jù)人們探測(cè)原子的結(jié)構(gòu)的歷史進(jìn)程進(jìn)行分析判應(yīng)依據(jù)人們探測(cè)原子的結(jié)構(gòu)的歷史進(jìn)程進(jìn)行分析判斷斷. .(2)(2)根據(jù)根據(jù)粒子偏轉(zhuǎn)的原因進(jìn)行分析粒子偏轉(zhuǎn)的原因進(jìn)行分析. .答案答案 (1)D (2)說(shuō)明原子內(nèi)帶正電荷部分在整個(gè)原子中說(shuō)明原子內(nèi)帶正電荷部分在整個(gè)原子中占的空間非常小占的空間非常小.變式練習(xí)變式

19、練習(xí)1 1 在盧瑟福的在盧瑟福的粒子散射實(shí)驗(yàn)中粒子散射實(shí)驗(yàn)中, ,有少數(shù)有少數(shù)粒子發(fā)粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)生大角度偏轉(zhuǎn), ,其原因是其原因是 ( )( ) A. A.原子的正電荷和絕大部分質(zhì)量集中在一個(gè)很小的核上原子的正電荷和絕大部分質(zhì)量集中在一個(gè)很小的核上 B.B.正電荷在原子內(nèi)是均勻分布的正電荷在原子內(nèi)是均勻分布的 C.C.原子中存在著帶負(fù)電的電子原子中存在著帶負(fù)電的電子 D.D.原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中 A題型題型2 2 氫原子能級(jí)躍遷問(wèn)題氫原子能級(jí)躍遷問(wèn)題【例例2 2】如圖如圖2 2所示為氫原子最低的四個(gè)能級(jí)所示為氫原子最低的四個(gè)能級(jí), ,當(dāng)

20、氫原子在當(dāng)氫原子在這些能級(jí)間躍遷時(shí)這些能級(jí)間躍遷時(shí): :(1)(1)有可能放出有可能放出 種能量的光子種能量的光子. .(2)(2)在哪兩個(gè)能級(jí)間躍遷時(shí)在哪兩個(gè)能級(jí)間躍遷時(shí), ,所放出光子波長(zhǎng)最長(zhǎng)所放出光子波長(zhǎng)最長(zhǎng)? ?波長(zhǎng)是波長(zhǎng)是多少多少? ?圖圖2思維導(dǎo)圖思維導(dǎo)圖 解析解析 (1)(1)由由N N= =6= =6種種. . (2) (2)氫原子由第四能級(jí)向第三能級(jí)躍遷時(shí)氫原子由第四能級(jí)向第三能級(jí)躍遷時(shí), ,能級(jí)能級(jí) 差最小差最小, ,輻射的光子波長(zhǎng)最長(zhǎng)輻射的光子波長(zhǎng)最長(zhǎng). . 由由h h= =E E4 4- -E E3 3, ,得得h h = =E E4 4- -E E3 3 所以所以=

21、= = =1.88 =1.881010-6 -6 m m 答案答案 (1)6 (2)1.88(1)6 (2)1.881010-6 -6 m m2) 14(42) 1(nnc34EEhcm106 . 1)51. 1(85. 01031063. 619834變 式 練 習(xí)變 式 練 習(xí) 2 2 如 圖如 圖 3 3 所 示所 示 , , 氫 原 子 從氫 原 子 從 n n 2 2 的 某 一 能 級(jí)的 某 一 能 級(jí) 躍遷到躍遷到n n=2=2的能級(jí)的能級(jí), ,輻射出能量為輻射出能量為2.55 eV2.55 eV的光子的光子. . 問(wèn) 最 少 要 給 基 態(tài) 的 氫 原 子 提 供 多 少 電

22、子 伏 特 的問(wèn) 最 少 要 給 基 態(tài) 的 氫 原 子 提 供 多 少 電 子 伏 特 的 能 量能 量 , , 才 能 使 它 輻 射 上 述 能 量 的 光 子 ？ 請(qǐng) 在 圖 中才 能 使 它 輻 射 上 述 能 量 的 光 子 ？ 請(qǐng) 在 圖 中 畫(huà) 出 獲 得 該 能 量 后 的 氫 原 子 可 能 的 輻 射 躍 遷 圖畫(huà) 出 獲 得 該 能 量 后 的 氫 原 子 可 能 的 輻 射 躍 遷 圖 . . 解析解析 氫原子從氫原子從n n2 2的某一能級(jí)躍遷到的某一能級(jí)躍遷到n n=2=2的能的能 級(jí)級(jí), ,輻射光子的頻率滿足輻射光子的頻率滿足: : h h= =E En n-

23、-E E2 2=2.55 eV=2.55 eV E En n= =h h+ +E E2 2=-0.85 eV,=-0.85 eV,所以所以n n=4=4 基態(tài)氫原子要躍遷到基態(tài)氫原子要躍遷到n n=4=4的能級(jí)的能級(jí), ,應(yīng)提供應(yīng)提供: : E E= =E E4 4- -E E1 1=12.75 eV=12.75 eV 躍遷圖見(jiàn)下圖躍遷圖見(jiàn)下圖 答案答案 12.75 eV 12.75 eV 見(jiàn)解析圖見(jiàn)解析圖 氫 原 子 在 基 態(tài) 時(shí) 軌 道 半 徑氫 原 子 在 基 態(tài) 時(shí) 軌 道 半 徑 r r1 1= 0 . 5 3= 0 . 5 3 10 10-10 -10 m,m,能量能量E E1

24、1=-13.6 eV.=-13.6 eV.求氫原子處于基態(tài)時(shí)求氫原子處于基態(tài)時(shí): : (1) (1)電子的動(dòng)能電子的動(dòng)能. . (2) (2)原子的電勢(shì)能原子的電勢(shì)能. . (3) (3)用波長(zhǎng)是多少的光照射可使其電離？用波長(zhǎng)是多少的光照射可使其電離？ (4)(4)電子在核外旋轉(zhuǎn)的等效電流電子在核外旋轉(zhuǎn)的等效電流.(.(已知電子質(zhì)量已知電子質(zhì)量 m m=9.1=9.11010-31 -31 kg)kg) 解析解析 (1)(1)設(shè)處于基態(tài)的氫原子核外電子速度為設(shè)處于基態(tài)的氫原子核外電子速度為 v v1 1, ,則則: : k k 所以電子動(dòng)能所以電子動(dòng)能E Ek1k1= = = = (2) (2

25、)因?yàn)橐驗(yàn)镋 E1 1= =E Ek1k1+ +E Ep1p1 所以所以E Ep1p1= =E E1 1- -E Ek1k1=-13.6 eV-13.6 eV=-27.2 eV =-13.6 eV-13.6 eV=-27.2 eV (3) (3)設(shè)用波長(zhǎng)設(shè)用波長(zhǎng)的光照射可使氫原子電離的光照射可使氫原子電離: : =0- =0-E E1 1 121212rmrev122rkeeV106 . 11053. 02)106 . 1 (10919102199hc 所以所以=-=- =0.914 1 =0.914 11010-7 -7 m m (4) (4)等效的環(huán)形電流等效的環(huán)形電流I I= = 由由

26、= =mrmr1 1( )( )2 2, ,可得可得T T=2=2 所以所以I I= = 代入數(shù)據(jù)解得代入數(shù)據(jù)解得I I=1.05=1.051010-3 -3 A A 答案答案 (1)13.6 eV (2)-27.2 eV(1)13.6 eV (2)-27.2 eV (3)0.914 1 (3)0.914 11010-7 -7 m m (4)1.05 (4)1.051010-3 -3 A Am19106 . 16 .131031063. 68341EhcTe212rkeT2231kemr3122mrkeTe2.2.原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)過(guò)程是非常曲折的原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)過(guò)程是非常曲折的, ,請(qǐng)回答下列問(wèn)題

27、請(qǐng)回答下列問(wèn)題. . (1) (1)核式結(jié)構(gòu)和玻爾模型提出的背景分別是核式結(jié)構(gòu)和玻爾模型提出的背景分別是 (2) (2)在原子物理中在原子物理中, ,粒子間經(jīng)常發(fā)生碰撞粒子間經(jīng)常發(fā)生碰撞, ,一速度為一速度為v v0 0的粒的粒子子, ,與靜止的氫核發(fā)生完全非彈性碰撞后與靜止的氫核發(fā)生完全非彈性碰撞后, ,它們的共同速度為它們的共同速度為v vH H, ,如果這個(gè)粒子仍以速度如果這個(gè)粒子仍以速度v v0 0與靜止的碳核發(fā)生彈性碰撞與靜止的碳核發(fā)生彈性碰撞, ,碰碰后碳核的速度為后碳核的速度為v vC C, ,現(xiàn)在測(cè)得現(xiàn)在測(cè)得 , ,已知碳核質(zhì)量為已知碳核質(zhì)量為m mC C與與氫核質(zhì)量氫核質(zhì)量m

28、 mH H之比為之比為12,12,求粒子質(zhì)量與氫核質(zhì)量之比求粒子質(zhì)量與氫核質(zhì)量之比. .134HCvv 解析解析 (2)(2)粒子與氫核發(fā)生完全非彈性碰撞后粒子與氫核發(fā)生完全非彈性碰撞后, , 由動(dòng)量守恒有由動(dòng)量守恒有 mxmxv v0 0=(=(m mx x+ +m mH H) )v vH H v vH H= = 粒子與碳核發(fā)生完全彈性碰撞后粒子與碳核發(fā)生完全彈性碰撞后, ,由動(dòng)量和能量由動(dòng)量和能量 守恒有守恒有 m mx xv v0 0= =m mx xv v+ +m mC Cv vC C, , 由以上兩式得由以上兩式得v vC C= =H0mmmxxv22222CC20vvvmmmxxC

29、02mmmxxv 由由兩式和題設(shè)條件有兩式和題設(shè)條件有 將將m mC C=12=12m mH H代入代入式后得式后得m mx xm mH H=11.=11. 答案答案 (1)(1)湯姆孫的湯姆孫的“棗糕模型棗糕模型”無(wú)法解釋無(wú)法解釋 粒子散射實(shí)驗(yàn)粒子散射實(shí)驗(yàn). .盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)無(wú)法解釋原盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)無(wú)法解釋原 子的穩(wěn)定性和原子光譜的分立特征子的穩(wěn)定性和原子光譜的分立特征. . (2)11 (2)11134)(2CHHCmmmmxxvv3.3.原子可以從原子間的碰撞中獲得能量原子可以從原子間的碰撞中獲得能量, ,從而發(fā)生從而發(fā)生 能級(jí)躍遷能級(jí)躍遷( (在碰撞中在碰撞中, ,動(dòng)能損失最大的是

30、完全非動(dòng)能損失最大的是完全非 彈性碰撞彈性碰撞).).一個(gè)具有一個(gè)具有13.6 eV13.6 eV動(dòng)能、處于基態(tài)的動(dòng)能、處于基態(tài)的 氫原子與另一個(gè)靜止的、也處于基態(tài)的氫原子氫原子與另一個(gè)靜止的、也處于基態(tài)的氫原子 發(fā)生對(duì)心正碰發(fā)生對(duì)心正碰. . (1) (1)是否可以使基態(tài)氫原子是否可以使基態(tài)氫原子 發(fā)生能級(jí)躍遷發(fā)生能級(jí)躍遷( (氫原子能級(jí)氫原子能級(jí) 如圖如圖4 4所示所示)?)? (2) (2)若上述碰撞中可以使基態(tài)氫原子發(fā)生電離若上述碰撞中可以使基態(tài)氫原子發(fā)生電離, , 則氫原子的初動(dòng)能至少為多少則氫原子的初動(dòng)能至少為多少? ?圖圖4 解析解析 (1)(1)設(shè)運(yùn)動(dòng)氫原子的速度為設(shè)運(yùn)動(dòng)氫原子

31、的速度為v v0 0, ,完全非彈完全非彈 性碰撞后兩者的速度為性碰撞后兩者的速度為v v, ,損失的動(dòng)能損失的動(dòng)能E E被基態(tài)被基態(tài) 氫原子吸收氫原子吸收. . 若若E E=10.2 eV,=10.2 eV,則基態(tài)氫原子可由則基態(tài)氫原子可由n=1n=1躍遷到躍遷到 n n=2.=2. 由動(dòng)量守恒和能量守恒由動(dòng)量守恒和能量守恒: : m mv v0 0=2=2m mv v 解解得得,E E= = m mv v0 02 2=6.8 eV=6.8 eVEmmm2220212121vvveV6 .1321k20 Emv2121 因?yàn)橐驗(yàn)镋 E=6.8 eV10.2 eV.=6.8 eV10.2 eV. 所以不能使基態(tài)氫原子發(fā)生躍遷所以不能使基態(tài)氫原子發(fā)生躍遷. . (2) (2)若使基態(tài)氫原子電離若使基態(tài)氫原子電離, ,則則E E=13.6 eV,=13.6 eV,代入代入 得得E Ek k=27.2 eV.=27.2 eV. 答案答案 (1)(1)不能不能 (2)27.2 eV(2)27.2 eV4.4.氫原子處于基態(tài)時(shí)氫原子處于基態(tài)時(shí), ,原子能級(jí)原子能級(jí)E E1 1=-13.6 eV,=-13.6 eV,普朗普朗 克常量克常量h h=6.63=6.631010-34 -34 Js,Js,現(xiàn)用光子