(本講對應(yīng)學(xué)生用書P323)第2講原子結(jié)構(gòu)目錄1核心知識·優(yōu)化增分2高分能力·突破瓶頸3課后提能演練一、原子的核式結(jié)構(gòu)1.α粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果.絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后，基本上仍沿原來的方向前進(jìn)，但

α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，

α粒子的偏轉(zhuǎn)超過了90°，有的甚至被撞了回來，如圖所示.

2.原子的核式結(jié)構(gòu).在原子中心有一個(gè)很小的核，原子全部的

和

幾乎都集中在核里，帶負(fù)電的電子在核外空間繞核旋轉(zhuǎn).

少數(shù)極少數(shù)正電荷質(zhì)量二、玻爾理論1.定態(tài)：原子只能處于一系列

的能量狀態(tài)中，在這些能量狀態(tài)中原子是

的，電子雖然繞核運(yùn)動，但并不向外輻射能量.

2.躍遷：原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時(shí)，它

或

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hν=

.（h是普朗克常量，h=6.626×10-34J·s）

3.軌道：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)動相對應(yīng).原子的定態(tài)是不連續(xù)的，因此電子的軌道可能也是

的.

不連續(xù)穩(wěn)定輻射吸收Em-En

不連續(xù)

1.［α粒子散射實(shí)驗(yàn)］（多選）如圖所示為α粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置的示意圖，熒光屏和顯微鏡一起分別放在圖中的A、B、C、D四個(gè)位置進(jìn)行觀察，對于觀察到的現(xiàn)象，下列說法正確的是

（）A.放在A位置時(shí)，相同時(shí)間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)最多B.放在B位置時(shí)，相同時(shí)間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)只比A位置時(shí)稍少些C.放在C、D位置時(shí)，屏上觀察不到閃光D.放在D位置時(shí)，屏上仍能觀察到一些閃光，但次數(shù)極少ABD

【解析】根據(jù)α粒子散射現(xiàn)象，絕大多數(shù)α粒子沿原方向前進(jìn)，少數(shù)α粒子發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)，A、B、D正確.2.［氫原子光譜］下列有關(guān)氫原子光譜的說法正確的是

（）A.氫原子的發(fā)射光譜是連續(xù)譜B.氫原子光譜說明氫原子只發(fā)出特定頻率的光C.氫原子光譜說明氫原子能量是連續(xù)的D.氫原子光譜線的頻率與氫原子能級的能量差無關(guān)B

3.［能級］（多選）如圖是氫原子的能級圖，一群氫原子處于n=3能級，下列說法正確的是

（）A.這群氫原子躍遷時(shí)能夠發(fā)出3種不同頻率的波B.這群氫原子發(fā)出的光子中，能量最大為10.2eVC.從n=3能級躍遷到n=2能級時(shí)發(fā)出的光波長最長D.這群氫原子能夠吸收任意光子的能量而向更高能級躍遷AC

考點(diǎn)1原子的核式結(jié)構(gòu)［能力考點(diǎn)］1.湯姆孫原子模型（1）電子的發(fā)現(xiàn)：1897年，英國物理學(xué)家湯姆孫通過對陰極射線的研究發(fā)現(xiàn)了電子.電子的發(fā)現(xiàn)證明了原子是可再分的.（2）湯姆孫原子模型：原子里面帶正電荷的物質(zhì)均勻分布在整個(gè)原子球體中，而帶負(fù)電的電子則一粒粒鑲嵌在球內(nèi).2.α粒子散射實(shí)驗(yàn)（1）α粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置.（2）α粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果：絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后基本上仍沿原來的方向前進(jìn)，但少數(shù)α粒子穿過金箔后發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)α粒子甚至被“撞了回來”.3.原子的核式結(jié)構(gòu)模型（1）α粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析.①核外電子不會使α粒子的速度發(fā)生明顯改變.②湯姆孫模型不能解釋α粒子的大角度散射.③絕大多數(shù)α粒子沿直線穿過金箔，說明原子中絕大部分是空的；少數(shù)α粒子發(fā)生較大角度偏轉(zhuǎn)，反映了原子內(nèi)部集中存在著對α粒子有斥力的正電荷；極少數(shù)α粒子甚至被“撞了回來”，反映了個(gè)別α粒子正對著質(zhì)量比α粒子大得多的物體運(yùn)動時(shí)，受到該物體很大的斥力作用.（2）原子的核式結(jié)構(gòu)模型.在原子的中心有一個(gè)很小的核，叫原子核，原子的所有正電荷和幾乎所有質(zhì)量都集中在原子核里，帶負(fù)電的電子在核外繞核旋轉(zhuǎn).（3）核式結(jié)構(gòu)模型的局限性.盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型能夠很好地解釋α粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，但不能解釋原子光譜是分立的線狀譜和原子的穩(wěn)定性.例1如圖所示是盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置，在一個(gè)小鉛盒里放有少量的放射性元素釙，它發(fā)出的α粒子從鉛盒的小孔射出，形成很細(xì)的一束射線，射到金箔上，最后打在熒光屏上產(chǎn)生閃爍的光點(diǎn).下列正確的是

（）A.該實(shí)驗(yàn)是盧瑟福建立原子核式結(jié)構(gòu)模型的重要依據(jù)B.該實(shí)驗(yàn)證實(shí)了湯姆孫原子模型的正確性C.α粒子與原子中的電子碰撞會發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)D.絕大多數(shù)的α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)A【解析】盧瑟福根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)，提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型，A正確，B錯誤；電子質(zhì)量太小，對α粒子的影響不大，C錯誤；絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后，基本上仍沿原方向前進(jìn)，D錯誤.1.（2024年江門模擬）（多選）α粒子散射實(shí)驗(yàn)是近代物理學(xué)中經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)之一，盧瑟福通過該實(shí)驗(yàn)證實(shí)了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，其實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示.下列說法正確的是

（）A.熒光屏在B位置的亮斑比A位置多B.該實(shí)驗(yàn)說明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C.熒光屏在C位置的亮斑比A、B位置少D.該實(shí)驗(yàn)說明原子質(zhì)量均勻地分布在原子內(nèi)BC【解析】根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，大多數(shù)粒子通過金箔后方向不變，少數(shù)粒子方向發(fā)生改變，極少數(shù)偏轉(zhuǎn)超過90°，甚至有的被反向彈回，可知熒光屏在B位置的亮斑比A位置少，熒光屏在C位置的亮斑比A、B位置少，A錯誤，C正確；該實(shí)驗(yàn)說明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，而不是原子質(zhì)量均勻地分布在原子內(nèi)，B正確，D錯誤.2.（多選）對α粒子散射實(shí)驗(yàn)的解釋正確的是

（）A.使α粒子產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)的力主要是原子中電子對α粒子的作用力B.使α粒子產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)的力是庫侖力C.原子核很小，α粒子接近它的機(jī)會很小，所以絕大多數(shù)的α粒子仍沿原來的方向前進(jìn)D.能產(chǎn)生大角度偏轉(zhuǎn)的α粒子是穿過原子時(shí)離原子核近的α粒子BCD考點(diǎn)2能級躍遷［能力考點(diǎn)］1.對氫原子能級圖的理解（1）能級圖如圖所示.（2）能級圖中相關(guān)量意義的說明.相關(guān)量意義能級圖中的橫線表示氫原子可能的能量狀態(tài)——定態(tài)橫線左端的數(shù)字“1，2，3，…”表示量子數(shù)橫線右端的數(shù)字“-13.6，-3.4，…”表示氫原子的能量帶箭頭的豎線表示原子由較高能級向較低能級躍遷，原子躍遷的條件為hν=Em-En

例2

（2024年安徽卷）大連相干光源是我國第一臺高增益自由電子激光用戶裝置，其激光輻射所應(yīng)用的玻爾原子理論很好地解釋了氫原子的光譜特征.圖為氫原子的能級示意圖，已知紫外光的光子能量大于3.11eV，當(dāng)大量處于n=3能級的氫原子向低能級躍遷時(shí)，輻射不同頻率的紫外光有

（）A.1種 B.2種C.3種 D.4種B

例3

（2024年重慶卷）（多選）我國太陽探測科學(xué)技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星“羲和號”在國際上首次成功實(shí)現(xiàn)空間太陽Hα波段光譜掃描成像.Hα和Hβ分別為氫原子由n=3和n=4能級向n=2能級躍遷產(chǎn)生的譜線（如圖），則

（）A.Hα的波長比Hβ的小B.Hα的頻率比Hβ的小C.Hβ對應(yīng)的光子能量為3.4eVD.Hβ對應(yīng)的光子不能使氫原子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)BD【解析】氫原子n=3與n=2的能級差小于n=4與n=2的能級差，則Hα與Hβ相比，Hα的波長大、頻率小，A錯誤，B正確；Hβ對應(yīng)的光子能量為E=（-0.85）

eV-（-3.40）

eV=2.55

eV，C錯誤；氫原子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)至少需要能量E=（-3.40）

eV-（-13.60）

eV=10.2

eV，Hβ對應(yīng)的光子不能使氫原子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，D正確.1.（2024年江西卷）近年來，江西省科學(xué)家發(fā)明硅襯底氮化鎵基系列發(fā)光二極管（LED），開創(chuàng)了國際上第三條LED技術(shù)路線.某氮化鎵基LED材料的簡化能級如圖所示，若能級差為2.20eV（約3.52×10-19J），普朗克常量h=6.63×10-34J·s，則發(fā)光頻率約為

（）A.6.38×1014Hz B.5.67×1014HzC.5.31×1014Hz D.4.67×1014HzC【解析】根據(jù)題意可知，輻射出的光子能量ε=3.52×10-19

J，由ε=hν，解得頻率ν≈5.31×1014

Hz，C正確.2.（2023年江蘇卷）“夢天號”實(shí)驗(yàn)艙攜帶世界首套可相互比對的冷原子鐘組發(fā)射升空，對提升我國導(dǎo)航定位、深空探測等技術(shù)具有重要意義.如圖所示為某原子鐘工作的四能級體系，原子吸收頻率為ν0的光子從基態(tài)能級Ⅰ躍遷至激發(fā)態(tài)能級Ⅱ，然后自發(fā)輻射出頻率為ν1的光子，躍遷到鐘躍遷的上能級2，并在一定條件下可躍遷到鐘躍遷的下能級1，實(shí)現(xiàn)受激輻射，發(fā)出鐘激光，最后輻射出頻率為ν3的光子回到基態(tài).該原子鐘產(chǎn)生的鐘激光的頻率ν2為

（）A.ν0+ν1+ν3

B.ν0+ν1-ν3C.ν0-ν1+ν3

D.ν0-ν1-ν3D【解析】原子吸收頻率為ν0的光子從基態(tài)能級Ⅰ躍遷至激發(fā)態(tài)能級Ⅱ時(shí)有EⅡ-EⅠ=hν0，且從激發(fā)態(tài)能級Ⅱ向下躍遷到基態(tài)Ⅰ的過程有EⅡ-EⅠ=hν1+hν2+hν3，聯(lián)立解得ν2=ν0-ν1-ν3，D正確.知識鞏固練1.有些金屬原子受激后，從某激發(fā)態(tài)躍遷回基態(tài)時(shí)，會發(fā)出特定顏色的光.圖甲所示為鈉原子和鋰原子分別從激發(fā)態(tài)躍遷回基態(tài)的能級差值，鈉原子發(fā)出頻率為5.09×1014Hz的黃光，可見光譜如圖乙所示.鋰原子從激發(fā)態(tài)躍遷回基態(tài)發(fā)光顏色為

（）A.紅色B.橙色C.綠色D.青色（本欄目對應(yīng)學(xué)生用書P449）甲乙A【解析】由波爾理論結(jié)合普朗克的量子假說，即E=hν，根據(jù)圖甲可得ENa=hνNa，ELi=hνLi，代入數(shù)據(jù)可得νLi≈4.48×1014Hz，對照圖乙可知，鋰原子從激發(fā)態(tài)躍遷回基態(tài)發(fā)光顏色為紅光.故選A.

A

3.如圖，大量氫原子從n=4的能級向n=2的能級躍遷時(shí)輻射出可見光a，從n=3的能級向n=2的能級躍遷時(shí)輻射出可見光b，則（）A.氫原子從高能級向低能級躍遷時(shí)可能會輻射出γ射線B.氫原子從n=4的能級向n=3的能級躍遷時(shí)會輻射出紫外線C.在水中傳播時(shí)，a光較b光的速度小D.氫原子在n=2的能級時(shí)可吸收任意頻率的光而發(fā)生電離C

D綜合提升練5.用如圖甲所示的裝置做氫氣放電管實(shí)驗(yàn)觀測到四種頻率的可見光.已知可見光的光子能量在1.6~3.1eV之間，氫原子能級圖如圖乙所示.下列說法正確的是

（）A.觀測到的可見光可能是氫原子由高能級向n=3的能級躍遷時(shí)放出的B.n=2能級的氫原子吸收上述某可見光后可能會電離C.大量氫原子從高能級向基態(tài)躍遷時(shí)會輻射出紫外線D.大量n=4能級的氫原子最多能輻射出4種頻率的光C

6.根據(jù)玻爾理論，氫原子的能級圖如圖甲所示，大量處于某激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級躍遷時(shí)，發(fā)出的復(fù)色光通過玻璃三棱鏡后能分成如圖乙所示的a、b、c、d四條可見光束.已知可見光的光子能量在1.62eV到3.11eV之間，則b光為（）A.第6能級向第2能級躍遷產(chǎn)生的B.第4能級向第2能級躍遷產(chǎn)生的C.第6能級向第1能級躍遷產(chǎn)生的D.第4能級向第1能級躍遷產(chǎn)生的B【解析】根據(jù)玻爾原子模型理論，依題意，因光子能量在1.62

eV到3.11

eV之間，不可能任何一個(gè)較高能級向第1能級躍遷而產(chǎn)生，因?yàn)閺牡?能級到第1能級輻射的光子能量最低，為10.2

eV，C、D錯誤；結(jié)合前面分析，因光子能量在1.62

eV到3