《金版教程2014年高考物理金版课件15.2原子结构、氢原子光谱（45PPT）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《金版教程2014年高考物理金版课件15.2原子结构、氢原子光谱（45PPT）（45页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第二单元 原子结构 氢原子光谱 核心考点导学 师说： 本节内容是原子物理中的基础内容 ， 是高考重点考查的一部分内容 ， 分析近几年高考试题可知 ， 高考对本节内容考查的几率较大 ， 考查的题型一般是选择题 ， 偶尔会出现填空题和计算题 ， 考查的难度中等偏下 . 1 电子的发现 1897年 ， 英国物理学家 通过对阴极射线的研究发现了电子 汤姆孙 2 原子的核式结构 (1)粒子散射实验的结果绝大多数 粒子穿过金箔后 ， 基本上仍沿原来的方向前进 ， 但少数 粒于发生了大角度偏转 ， 极少数 粒子甚至被撞了回来 ， 如图所示 (2)卢瑟福的原子核式结构模型 在原子的中心有一个很小的核 ， 叫原
2、子核 ， 原子的所有 和几乎所有 都集中在原子核里 ， 带负电的电子在核外绕核旋转 (3)原子核的尺度：原子核直径的数量级为 m， 原子直径的数量级约为 m. (4)原子核的组成：原子核是由质子和中子组成的 ， 原子核的电荷数 核内的质子数 正电荷 质量 10 15 10 10 等于 认识原子结构的线索：气体放电的研究 阴极射线 发现电子 汤姆孙的 “ 枣糕 ” 模型 粒子散射实验卢 瑟福核式结构模型 氢原子光谱的研究玻尔模型 三种原子模型对比 实验基础 结构差异 成功和局限 “ 枣糕模型 ” 电子的发现 带正电物质均匀分布在原子内，电子镶嵌其中 解释了一些实验现象，无法说明 粒子散射实验 核
3、式结构模型 粒子散射实验 全部正电荷和几乎全部质量集中在核里，电子绕核旋转 成功解释了 粒子散射实验，无法解释原子的稳定性与原子光谱的分立特征 玻尔的原子模型 氢原子光谱的研究 在核式结构模型基础上，引入量子化观点 成功解释了氢原子光谱，无法解释较复杂的原子光谱 1 英国物理学家卢瑟福用 粒子轰击金箔 ， 发现了 粒子的散射现象 下列图中 ， 则能正确表示该实验中经过金原子核附近的 粒子的运动轨迹的是图中的( ) 解析： 粒子与金原子核都带正电 ， 所以 粒子受到原子核的斥力作用 离核越近斥力越大 ， 轨道弯曲越厉害 ， 由运动和力的关系知 ， 答案： B 1 光谱 (1)光谱 用光栅或棱镜可
4、以把光按波长展开 ， 获得光的 (频率 )成分和强度分布的记录 ， 即光谱 (2)光谱分类 有些光谱是一条条的 ， 这样的光谱叫做线状谱 有的光谱是连在一起的 ， 这样的光谱叫做连续谱 波长亮线 光带 ( 3) 氢原子光谱的实验规律 巴耳末线系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式1 R (122 1 ， ( n 3,4,5 ， ) ， R 是里德伯常量， R 107m 1， n 为量子数 光谱发射光谱连续光谱明线光谱吸收光谱原子的特征光谱 2 光谱分析 利用元素的特征谱线分析和确定物质的 的方法 3 玻尔理论 (1)轨道假设：原子中的电子在库仑引力的作用下 ， 绕原子核做圆周运动 ， 电子
5、绕核运动的可能 组成成分 轨道是不连续的 (2)定态假设：电子在不同的轨道上运动时 ， 原子处于不同的状态 ， 因而具有不同的能量 ， 即原子的能量是不连续的 这些具有确定能量的稳定状态称为定态 ， 在各个定态中 ， 原子是稳定的 ， 不向外辐射能量 (3)跃迁假设：原子从一个能量状态向另一个能量状态跃迁时要放出或吸收一定频率的光子 ， 光子的能量等于两个状态的能量差 ， 即 . 对原子跃迁条件 原子跃迁条件 对于光子和原子作用而使氢原子电离时 ， 只要入射光的能量 E13.6 氢原子就能吸收光子的能量 ， 对于实物粒子与原子作用使氢原子激发时 ， 实物粒子的能量大于或等于能级差即可 2 氢原
6、子跃迁时电子动能、电势能与原子能量的变化 ( 1) 原子能量： Ek n Ep n随 n 增大而增大，其中 13.6 e V . ( 2) 电子动能：电子绕氢原子核运动时静电力提供向心力，即 以 Ek n r 增大而减小 (3)电势能：通过库仑力做功判断电势能的增减 当轨道半径减小时 ， 库仑力做正功 ， 电势能减小；反之 ，轨道半径增大时 ， 电势能增加 1 能级： 在玻尔理论中 ， 原子各个可能状态的 2 基态和激发态： 原子能量 的状态叫基态 ， 其他能量 (相对于基态 )较高的状态叫激发态 3 量子数： 现代物理学认为原子的可能状态是不连续的 ， 各状态可用正整数 1,2,3， 表示
7、， 叫做量子数 ， 一般用 能量值 最低 4 氢原子的能级和轨道半径 ( 1) 氢原子半径公式 ( n 1,2,3 ， ) ，其中 r 1 为基态半径，也称为玻尔半径， 10 10m. ( 2) 氢原子能级公式 _ ( n ， ) ，其中 13.6 e V . E n 1n 2 E 1 1 氢原子的能级图 (如图 ) 2. 理解 ( 1) 能级图中的横线表示氢原子可能的能量状态 定态 ( 2) 横线左端的数字 “ 1, 2 ,3 ” 表示量子数，右端的数字“ ” 表示氢原子的能级，能级公式为： 1E 1 13.6 e V . ( 3) 相邻横线间的距离不相等，表示相邻的能级差不等，量子数越大，
8、相邻的能级差越小 ( 4) 带箭头的竖线表示原子由较高能级向较低能级跃迁，原子跃迁条件为： 3 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： N n n 1 2. ( 1) 能级之间跃迁时放出的光子频率是不连续的 ( 2) 一个氢原子，向低能级跃迁时最多发出的光子数为 n 1 ，而一群氢原子向低能级跃迁时最多发出的光子数为 ( 3) n 1 对应于基态， n 对应于原子的电离 2 如图所示 ， 氢原子从 n2的某一能级跃迁到 n 2的能级 ， 辐射出能量为 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
9、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 n 2的能级 ， 辐射光子的频率应满足： 以 ， n 4， 基态氢原子要跃迁到 n 4的能级 ， 应提供：E (2)辐射跃迁图如图所示 答案： (1)2) 考向案例研究 例 1 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 ( ) (一 )解读审题视角 原子核很小 ， 原子的大部分空间是空的 粒子带正电 ，原子核也带正电 ， 粒子穿过金箔时 ， 越靠近原子核的 粒子 ，偏转的越厉害 (二 )名师分析解题 粒子轰击金箔后偏转 ， 越靠近金箔原子核偏转的角度越大 ， 所以 A
10、、 B、 (三 )调用所学解题 (D) (四 )一语道破天机 (1)因为原子核很小 ， 原子的大部分空间是空的 ， 大部分 粒子穿过金箔时离核很远 ， 受到的库仑力很小 ， 运动几乎不受影响 ， 因而 ， 大部分 粒子穿过金箔后 ， 运动方向几乎不改变 (2)只有少数 粒子从原子核附近飞过 ， 受到原子核的库仑力较大 ， 才发生较大角度的偏转 (五 )同类跟踪训练 1 2012上海 某种元素具有多种同位素 ， 反映这些同位素的质量数 关系的是图 ( ) 解析 对于同位素 ， 核电荷数相同 ， 因而核电荷数等于A N， 选项 答案 B 例 2 2012四川 如图为氢原子能级示意图的一部分 ， 则
11、氢原子 ( ) A 从 n 4能级跃迁到 n 3能级比从 n 3能级跃迁到 n 2能级辐射出电磁波的波长长 B 从 n 5能级跃迁到 n 1能级比从 n 5能级跃迁到 n 4能级辐射出电磁波的速度大 C 处于不同能级时 ， 核外电子在各处出现的概率是一样的 D 从高能级向低能级跃迁时 ， 氢原子核一定向外放出能量 ( 一 ) 解读审题视角 原子发生能级跃迁时，从高能级向低能级跃迁 ( 二 ) 名师分析解题 由 n 4 跃迁到 n 3比从 n 3 跃迁到 n 2 辐射出的电磁波的能量小，频率小，波长长， A 项正确；电磁波在真空中的速度都是一样的， 电子轨道与能级对应 ， 处于不同能级 ， 核外
12、电子在各处出现的概率是不一样的 ， 高能级向低能级跃迁时 ，氢原子一定向外释放能量 ， 但不是氢原子核释放能量 ， 向外辐射光子 ， 能级差越大 ， 对应光子的频率越高 ， 波长越短 不同频率的电磁波在真空中的速度相同 (三 )调用所学解题 (A) 例 3 2012江苏 ， 12如图所示为某原子的能级图 ， a、b、 在下列该原子光谱的各选项中 ， 谱线从左向右的波长依次增大 ， 则正确的是_ ( 一 ) 解读审题视角 能级差越大，辐射光子的频率越高，波长越短 ( 二 ) 名师分析解题 由 E n E 1 E 及能级跃迁图可得 a 光的波长最短，b 光的波长最长， C 项正确 (三 )调用所学解题 (C) (四 )一语道破天机 氢原子光谱实质是分析求解原子跃迁问题 需把握三点：一是要熟悉氢原子能级图；二是清楚电子跃迁过程符合能量守恒定律；三是清楚原子对光子能量的吸收是具有选择性的 ( 五 ) 同类跟踪训练 2 201 1 大纲全国卷 已知氢原子的基态能量为 发态能量 1其中 n 2,3 ， . 且 h 表示普朗克常量， 使氢原子从第一激发态电离的光子的最大波长为 ( ) A 4
