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1、1 物理选修物理选修 3-5 第十八章：原子结构知识点汇总第十八章：原子结构知识点汇总 （训练版） 知识点一、知识点一、电子的发现和汤姆生的原子模型：电子的发现和汤姆生的原子模型： 1、1、电子的发现：电子的发现： 1897 年英国物理学家汤姆生，对阴极射线进行了一系列的研究，从而发 现了电子。电子的发现表明：原子存在精细结构，从而打破了原子不可再分 的观念。 2、汤姆生的原子模型：2、汤姆生的原子模型： 1903 年汤姆生设想原子是一个带电小球， 它的正电荷均匀分布在整个球 体内，而带负电的电子镶嵌在正电荷中。这就是汤姆生的枣糕式原子模型。 知识点二、粒子散射实验和原子核结构模型知识点二、粒
2、子散射实验和原子核结构模型 1、粒子散射实验：1、粒子散射实验：1909 年，卢瑟福及助手盖革手吗斯顿完成 实验装置的组成：放射源、金箔、荧光屏 1 2 实验现象： a. 绝大多数粒子穿过金箔后，仍沿原来方向运动， 不发生偏转。 b. 有少数粒子发生较大角度的偏转 c. 有极少数粒子的偏转角超过了 90 度，有的几乎达到 180 度，即被反向弹回。 2、原子的核式结构模型：2、原子的核式结构模型： 由于粒子的质量是电子质量的七千多倍， 所以电子不会使粒子运动方向发生明显 的改变，只有原子中的正电荷才有可能对粒子的运动产生明显的影响。如果正电荷在 原子中的分布，像汤姆生模型那模均匀分布，穿过金箔
3、的粒了所受正电荷的作用力在 各方向平衡，粒了运动将不发生明显改变。散射实验现象证明，原子中正电荷不是均 匀分布在原子中的。 1911 年，卢瑟福通过对粒子散射实验的分析计算提出原子核式结构模型：在原 子中心存在一个很小的核，称为原子核，原子核集中了原子所有正电荷和几乎全部的质 量，带负电荷的电子在核外空间绕核旋转。原子核半径小于m,原子轨道半径约 10 14- m。 10 10- 3、卢瑟福对实验结果的解释、卢瑟福对实验结果的解释 电子对粒子的作用忽略不计。 因为原子核很小，大部分粒子穿过原子时离原子核很远，受到较小的库仑斥力，运 动几乎不改变方向。 极少数粒子穿过原子时离原子核很近， 因此受
4、到很强的库仑斥力， 发生大角度散射。 3 4、核式结构的不足、核式结构的不足 认为原子寿命的极短；认为原子发射的光谱应该是连续的。 知识点三、氢原子光谱知识点三、氢原子光谱 1、光谱的种类1、光谱的种类： （1）发射光谱：物质发光直接产生的光谱。炽热的固体、液体及高温高 压气体发光产生连续光谱连续光谱； 稀薄气体发光产生线状谱线状谱（明线光谱） ，比如霓 虹灯发光光谱就是线状光谱。不同元素的线状谱线不同，又称特征谱线。 特征谱线。 （2）吸收光谱：连续谱线中某些频率的光被稀薄气体吸收后产生的光谱， 元素能发射出何种频率的光，就相应能吸收何种频率的光。因此吸收光谱也 可作元素的特征谱线。吸收光谱
5、主要研究太阳光谱。 2、氢原子的光谱是线状的2、氢原子的光谱是线状的（这些亮线称为原子的特征谱线），即辐射波长是 分立的。 3、氢光谱规律氢光谱规律公式：公式： m=1、2、3，对于每个 m，n=m+1,m+2,m+3) 11 ( 1 22 nm R m=2 时，对应巴尔末系，其中有四条可见光，一条红色光、一条是蓝靛光、 另外两条是紫光。 4、光谱分析原理 ：光谱分析原理 ：利用元素的特征谱线（线状谱或吸收光谱）鉴别物质的分 析方法。 知识点四、波尔的原子模型知识点四、波尔的原子模型 1、卢瑟福的原子核式结构学说的困难：1、卢瑟福的原子核式结构学说的困难：卢瑟福的原子核式结构学说跟经 典的电磁
6、理论发生矛盾 （矛盾为 ： a、 原子是不稳定的 ； b、 原子光谱是连续谱）， 4 1913 年玻尔（丹麦）在其基础上，把普朗克的量子理论运用到原子系统上， 提出玻尔理论。 2、玻尔理论的假设2、玻尔理论的假设 （1）电子轨道量子化假设： 电子可能的轨道半径 r=n2r1 ， r1=0.053nm，n=1、2、3 .。电子绕核旋转可能 的轨道是分立的。 （2）原子能量状态量子化（定态）假设： 取氢原子电离时原子能量为 0，即选定离核无限远处的电势能为零，用定积分求 得 E1= -13.6ev. ，E1 = 13.6ev 2 1 n E En 原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中
7、原子是稳定的， 电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量，这些状态叫做定态定态。氢原子的各 个定态的能量值，叫做它的能级能级。原子处于最低能级时电子在离核最近的轨 道上运动，这种定态叫做基态基态；原子处于较高能级时电子在离核较远的轨道 上运动的这些定态叫做激发态。激发态。 （3）原子跃迁假设（针对原子的线状谱提出）： 电子从能量较高的定态轨道跃迁到能量较低的定态轨 道时，会放出光子。电子吸收光子时会从能量较低的定态 轨道跃迁到能量较高的轨道。 。末初E-Ehv 注：电子只吸收或发射特定频率的光子完成原子内的跃迁。如果要使电子电离，光子 的能量 与氢原子能量之和大于等于零即可。 5 3、玻尔模型的3
8、、玻尔模型的局限性：局限性： 玻尔模型的成功之处在于它引入了量子概念（提出了能级和跃迁的概念， 能解释气体导电时发光的机理、氢原子的线状谱），局限之处在于它过多地 保留了经典理论（经典粒子、轨道等），无法解释复杂原子的光谱。 4、4、现代原子模型：现代原子模型： 电子绕核运动形成一个带负电荷的云团，对于具有波粒二象性的微观粒子，在一个确 定时刻其空间坐标与动量不能同时测准，是 这德国物理学家海森堡在 1927 年 提出的著名的测不准原理。现代量子理论认为电子的轨道只能用电子云来描 6 述。 针对性训练针对性训练 1、对粒子散射实验装置的描述，你认为正确的有：（ ） A实验器材有放射源、金箔、荧
9、光屏、显微镜 B金箔的厚度对实验无影响 C如果不用金箔改用铝箔，就不会发生散射现象； D实验装置放在空气中和真空中都可以 2、在卢瑟福的 粒子散射实验中，有极少数 粒子发生大角度偏转，其原因是 （ ） A原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上 B正电荷在原子中是均匀分布的 C原子中存在着带负电的电子 D原子只能处于一系列不连续的能量状态中 3、在粒子散射实验中，如果两个具有相同能量的粒子，从不同大小的角度散射 出来，则散射角度大的这个粒子（ ） A更接近原子核B更远离原子核 C受到一个以上的原子核作用D受到原子核较大的冲量作用 4、卢瑟福通过对 a 粒子散射实验结果的分析，提出 A原子
10、的核式结构模型 B原子核内有中子存在 C电子是原子的组成部分 D原子核是由质子和中子组成的 5、图中的圆点代表粒子散射实验中的原子核，带箭头的曲线代表粒子的径迹， 其中不可能发生的是：（ ） 7 6、根据粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型，图中虚线表示原子核 所形成的电场的等势线，实线表示一个粒子的运动轨迹。在粒子从 a 运动到 b、再 运动到 c 的过程中，下列说法正确的是( ) A动能先增大，后减小 B电势能先减小，后增大 C电场力先做负功，后做正功，总功等于零 D加速度先变小，后变大 7、用光子能量为 E 的单色光照射容器中处于基态的一群氢原子。停止照射后，发现该容 器内的氢能
11、够释放出三种不同频率的光子，它们的频率由低到高依次为 1、2、3，由此可 知，开始用来照射容器的单色光的光子能量可以表示为：h1；h3；h(1+2)； h(1+2+3) 以上表示式中 1 2 3 v3v2 v1 A只有正确 B只有正确 C只有正确 D只有正确 8、现有 1200 个氢原子被激发到量子数为 4 的能级上，若这些受激氢原子最后都回到 基态，则在此过程中发出的光子总数是多少？假设处在量子数为 n 的激发态的氢原子跃 迁到各较低能级的原子数都是处在该激发态能级上的原子总数的。 1 1 n A2200 B2000 C1200 D2400 9、氢原子处于基态时，原子的能量为，问：eV 6
12、. 13 1 E 8 （1）氢原子在 n =4 的定态时，可放出几种频率的光？其中最小频率等于多少 Hz？ （2）若要使处于基态的氢原子电离，至少要用多大频率的电磁波照射此原子？ 10、对于基态氢原子，下列说法正确的是（ ） A、它能吸收 10.2eV 的光子 B、它能吸收 11eV 的光子 C、它能吸收 14eV 的光子 D、它能吸收具有 11eV 动能的电子的部分动能 11、设氢原子的基态能量为 E1。某激发态的能量为 E，则当氢原子从这一激发态跃迁 到基态 时， 所_（填 “辐射”或 “吸收”） 的光子在真空中的波长为_。 12、一些氢原子都处于量子数 n=4 的激发态，这些氢原子在能级跃迁时 （1）能释放出多少种频率不同的光子？ （2）在这些光子波长中的最小值是多少？请画能级图来回答这些问题
