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高三物理高考复习,第15章近代物理,第1讲 原子结构,一、汤姆生1897年发现电子，说明原子具有结构 密立根测定电子电量：e=1.610-19C,二、汤姆生的原子模型（枣糕模型）,三、卢瑟福的粒子散射实验,1、实验结果（粒子的散射规律）,绝大多数粒子不偏转,少数粒子发生了较大的偏转,极少数粒子出现大角度的偏转,甚至被反弹,问题:偏转的原因是? 由此得到原子结构是?,2、结论,卢瑟福的核式结构模型（行星模型）,原子的中心有一个带正电的原子核,它几乎集中了原子的全部质量,而电子则在核外空间绕核旋转,原子核直径的数量级为10-15m,（原子直径的数量级为10-10m）,原子的核式结构模型与经典电磁理论的矛盾, 原子是不稳定的,但实际观察到的原子是稳定的,2、辐射电磁波的频率等于绕核运动的频率：,但实际观察到的原子光谱是明线光谱,1、电子绕核运动, 有加速度, 辐射电磁波, 能量减少、轨道半径减少, 电子沿螺 旋线轨道落入原子核,半径减少, 频率变大, 大量原子的光 谱是连续光谱,四、玻尔的原子理论,1、轨道的量子化 ：rn=n2r1 其中 r1=0.5310-10 m，n = 1、2、3 叫量子数,2、能量的量子化: 原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的，并不向外辐射能量，这些状态叫定态,3、跃迁： h = E初 E末,如果 E初 E末,如果 E初 E末,二个概念： 基态(n = 1 ,离核最近,能量最低,最稳定)、 激发态(n 1),4、能级图,放出能量，,形成明线光谱,吸收能量，,形成吸收光谱,氢原子的能级（包括动能和系统的电势能， 以相距无限远时的电势能为零）,E1 = -13.6 eV，E2 = -3.4 eV，E3 = -1.51 eV ,n = 1、2、3 叫量子数,氢原子的能级图：,0,3.40eV,13. 6eV,1.51 eV,n,E,0.850 eV,0.544 eV,五、电离：从基态或较低激发态跃迁到 n,六、人类对原子结构认识的几个阶段,不可再分实心球模型 1904年汤姆生枣糕模型 1911年卢瑟福行星模型 1913年玻尔原子模型 19271935年电子云模型,三个原子模型的对比,光 谱,光谱,发射光谱,连续光谱,明线光谱（原子光谱）,吸收光谱,（1）连续光谱 产生:炽热的固体、液体和高压气体的 发 射光谱是连续光谱。 例如白炽灯丝、烛焰、炽热的钢水,一.发射光谱,（2）明线光谱 产生:稀薄气体或金属的蒸气的发射光谱 由游离状态的原子发射的，也叫原子光谱 明线光谱的谱线也叫原子的特征谱线,二、吸收光谱,1、定义：高温的白光通过低温物质时，某些波 长的光被物质吸收后产生的光谱 2、各种原子的吸收光谱中的每一条暗线都跟该 种原子的明线光谱中的明线相对应。,三、光谱分析：,1、光谱分析：由于每一种元素都有自己的特征谱线，因此可以根据光谱来鉴别物质和确定它的化学组成。这种方法叫做光谱分析。,2、光谱分析的的原理：利用明线光谱和吸收光谱。,3、光谱分析的优点：非常灵敏而且迅速。,4、光谱分析的应用：发现新元素和研究天体的化学组成。,研究太阳大气层所含元素,太阳光谱,Na原子光谱,太阳光谱是吸收光谱,氢气,有什么规律？,五、氢原子光谱 氢原子是最简单的原子，其光谱也最简单 1、巴耳末系,2、氢原子光谱的其他线系,莱曼系,（在紫外区）,帕邢系,（在近红外区）,布喇开系,（在红外区）,普丰德系,（在红外区）,3、广义巴耳末公式：,1(2011天津卷)下列能揭示原子具有核式结构的实验是() A光电效应实验B伦琴射线的发现 C粒子散射实验 D氢原子光谱的发现 解析：光电效应实验说明了光的粒子性，A错；伦琴射线的发现说明了原子内部有能级结构，B错；粒子散射实验揭示了原子的核式结构，C对；氢原子光谱的发现说明原子内轨道量子化，D错 答案：C,2卢瑟福通过粒子散射实验， 判断出原子中心有一个很小的核， 并由此提出了原子的核式结构学 说如图所示的平面示意图中、 两条线表示粒子运动的轨迹， 则沿所示方向射向原子核的粒子可能的运动轨迹是() A轨迹a B轨迹b C轨迹c D轨迹d,答案：A,解析：粒子带正电，因此粒子靠近核时，与核间有斥力，沿方向的粒子比沿方向的粒子离核近，与核的作用强，因此粒子沿方向进入后与核作用向外侧散射的偏转角应该比沿的大，故A正确 答案：A,3已知金属钾的逸出功为2.22 eV， 氢原子的能级如图所示，一群处在 n3能级的氢原子向低能级跃迁时， 能够从金属钾的表面打出光电子的 光波共有() A一种 B两种 C三种 D四种,解析：要从金属钾的表面打出光电子，入射光的能量应大于钾的逸出功，一群处在n3能级的氢原子向低能级跃迁时，只有3能级向1能级、2能级向1能级跃迁时发出的光子能量大于钾的逸出功，因此选B. 答案：B,能级跃迁问题,如图所示，氢原子从n2 的某一能级跃迁到n2的能级， 辐射出能量为2.55 eV的光子问 (1)最少要给基态的氢原子提供多 少电子伏特的能量，才能使它辐 射上述能量的光子？ (2)请在图中画出获得该能量后的氢原子可能的辐射跃迁图,解析：(1)氢原子从n2的某一能级跃迁到n2的能级，辐射光子的频率应满足： hEnE22.55 eV EnhE20.85 eV 所以n4 基态氢原子要跃迁到n4的能级，应提供： EE4E112.75 eV (2)辐射跃迁图如图所示 答案：(1)12.75 eV (2)如图,解能级跃迁问题的技巧及常用结论 (1)在原子跃迁过程中，原子吸收或辐射能量，原子的能量将发生变化，核外电子的轨道、动能、电势能也发生变化，可类比人造卫星的圆周运动模型研究,只有光子能量恰好等于跃迁所需的能量(hEmEn)时，光子才被吸收 入射光子能量大于电离能(hEEn)时，光子一定能被原子吸收并使之电离，剩余能量为自由电子的动能,11：氢原子部分能级的示意图如图所示，不同色光的光子能量如下表所示.,处于某激发态的氢原子，发射的光的谱线在可见光范围内仅有2条，其颜色分别为() A红、蓝靛B黄、绿 C红、紫 D蓝靛、紫,解析：原子发光时光子的能量等于原子能级差，先分别计算各相邻的能级差，再由小到大排序结合可见光的光子能量表可知，有两个能量分别为1.89 eV和2.55 eV的光子属于可见光并且属于红光和蓝靛的范围，故答案为A. 答案：A,题型(56)原子结构、氢原子能级 1(2010上海单科)卢瑟福提出了原子的核式结构模型，这一模型建立的基础是() A粒子的散射实验 B对阴极射线的研究 C天然放射性现象的发现 D质子的发现,解析：卢瑟福根据粒子的散射实验的结果，提出原子的核式结构模型，所以A项正确 答案：A,解析：在光谱中仅能观测到三条谱线，可知基态的氢原子被激发到n3，且h3h2h1，30，选项B正确 答案：B,3(2011上海单科)卢瑟福利用粒子轰击金箔的实验研究原子结构，正确反映实验结果的示意图 是(),解析：粒子轰击金箔后偏转，越靠近金箔，偏转的角度越大，所以A、B、C错误，D正确 答案：D,4(2011四川卷)氢原子从能级m跃迁到能级n时辐射红光的频率为1，从能级n跃迁到能级k时吸收紫光的频率为2，已知普朗克常量为h，若氢原子从能级k跃迁到能级m，则() A吸收光子的能量为h1h2 B辐射光子的能量为h1h2 C吸收光子的能量为h2h1 D辐射光子的能量为h2h1,解析：氢原子从能级m跃迁到能级n时辐射红光，说明能级m高于能级n，而从能级n跃迁到能级k时吸收紫光，说明能级k也比能级n高，而紫光的频率2大于红光的频率1，所以h2h1，因此能级k比能级m高，所以若氢原子从能级k跃迁到能级m，应辐射光子，且光子能量应为h2h1.故选项D正确 答案：D,36,答案：B,37,38,39,40,5、在实际生活中，我们可以通过光谱分析来鉴别物质和物质的组成成分。例如某样本中一种元素的含量达到10-10g时就可以被检测到。那么我们是通过分析下列哪种谱线来鉴别物质和物质的组成成分的（ ） A 连续谱 B 线状谱 C 特征谱线 D 任意一种光谱,BC,6、下列说法正确的是（ ） A、通过光栅或棱镜可以把光按波长展开，从而获得光的波长成分的记录，这就是光谱。即光谱与光强度无关。 B、通过光栅或棱镜可以把光按波长展开，从而获得光的波长成分和强度分布记录，这就是光谱。即光谱不仅记录了光的波长分布，还记录了强度分布。 C、在研究太阳光谱时发现太阳光谱中有许多暗线，这说明了太阳内部缺少对应的元素。 D、在研究太阳光谱时发现太阳光谱中有许多暗线，这些暗线与某些元素的特征谱线相对应，这说明了太阳大气层内存在对应的元素。,BD,43,44,45,46,47,48,49,50,51,
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