《原子结构 玻尔理论(共2课时)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《原子结构 玻尔理论(共2课时)（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、江苏省溧阳中学 2007 届高三物理复习（第一轮）学案 班级 姓名 学号 15.3 原子结构模型 玻尔理论（第一课时）【考点提示】了解原子核式结构，理解玻尔理论和能级跃迁，氢原子的能级结构 【知识要点】： 一、 粒子的散射实验和卢瑟福的核式结构模型 11897 年， 通过对阴极射线的研究发现了电子，说明 也是可分的。 2卢瑟福用 粒子轰击金箔，发现 3核式结构模型： 原子核所带的单位正电荷数等于核外的电子数，所以整个原子呈中性的。电子绕核运动的向心力就是核对它的库仑力。rvmreQk224原子和原子核的大小：从 粒子的散射实验的数据估算出原子核大小的数量级为 10151014m，原子的大小的数
2、量级为 。 5原子核的组成：原子核由质子和中子组成，质子带正电，中子不带电。二玻尔理论、能级 1原子的核式结构学说与经典电磁理论的矛盾： （1）按经典电磁理论，核外电子绕核旋转应辐射电磁波，其能量要逐渐减少，轨道半径也要 逐渐减小，电子要被吸引到库仑力吸引到原子核上，这样原子所处的能量状态和轨道半 径要连续变化，原子就是不稳定的，事实上原子是稳定的。 （2）按经典电磁理论，电子绕核运行的频率要不断变化，原子辐射出频率连续变化的电磁波， 原子光谱就是连续谱，而事实上原子光谱是线状谱。 2玻尔理论的三点假设： （1）能量量子化假设：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，这些状态中的原子是稳定 的，
3、电子虽做加速运动，但并不向外辐射能量，一个能量值对应一种状态，这些状态叫做 。 （2）原子的能级跃迁假设：原子从一种定态（E初）跃迁到另一种定态（E末） ，它辐射或吸收 一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定，即： ，而且，原子吸 收能量实现能级跃迁时，只吸收能量值与原子初末两能级差相等的光子，否则不予理睬。 但是吸收超过原子电离所需能量的光子，多余的能量转变为电离后电子的动能。 （3）轨道量子化假设：电子绕核选择的轨道的半径是 的。每一条可能轨道与一种定态 相对应。只有满足下列条件的轨道才是可能的：轨道的半径 r 跟电子的动量 mv 的乘积等于h/2 的整数倍，即 mvr=nh/
4、2，n=1，2，3， 式中 n 的是正整数，叫量子数，这种现象 叫做轨道的量子化假设。 三氢原子的大小和能级 (1) 大小：氢原子的电子的各条可能轨道的半径： rn=n2r1， r1代表第一条（离核最近的一条）可能轨道的半径 r1=0.5310-10 m江苏省溧阳中学 2007 届高三物理复习（第一轮）学案 班级 姓名 学号 （2）能级： 氢原子在各个定态时的能量值 En称为氢原子的能级。 它对应电子在各条可能轨道上运动时的能量 En（包括动能和包括动能和 势能势能）En=E1/n2 n=1、2、3 E1代表电子在第一条可能轨道上运动时的能量 E1=-13.6eV 基态和激发态 基态：在正常状
5、态下，原子处于最低能级，这时电子在 离核最近的轨道上运动，这种定态，叫基态。 激发态：原子处于较高能级时，电子在离核较远的轨道上 运动，这种定态，叫激发态。(3) 原子发光：原子从基态向激发态跃迁的过程是吸收能量的过程。原子从较高的激发态向较 低的激发态或基态跃迁的过程，是辐射能量的过程，这个能量以光子的形式辐射出去，吸收或辐 射的能量恰等于发生跃迁的两能级之差。 （4）玻尔理论的局限性。由于引进了量子理论（轨道量子化和能量量子化） ，玻尔理论成功地 解释了氢光谱的规律。但由于它保留了过多的经典物理理论（牛顿第二定律、向心力、库仑力等） ，所以在解释其他原子的光谱上都遇到很大的困难。 现代量子
6、理论认为电子的轨道只能用电子云来描述。如：氢原子中的电子云【例题分析】 【例 1】 2006 上海物理卷.7 卢瑟福通过对 a 粒子散射实验结果的分析，提出： （ ） A 原子的核式结构模型 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【例 2】 在 粒子的散射实验中，下列描述正确的是 （ ） A实验中用金箔要比用铝箔做实验散射作用的效果明显 B在 粒子的散射实验没有考虑 粒子与电子的相互作用，其原因是电子的质量很小， 粒 子与电子相碰时损失的能量很小，可忽略。 C在 粒子的散射实验中，少数 粒子发生大角度偏转的作用力是原子核对 粒子的万有引 力。模型提出者
7、内容成功、局限枣 糕 模 型汤姆生原子是一个球体；正电荷均匀 分布在整个球内；电子象枣糕里 的枣一样镶嵌在原子里面。无法解释 粒 子散射实验。核 式 模 型卢瑟福原子的中心有一个很小的核 原子核；原子核集中了原子的全 部正电荷和几乎全部质量；带负 电的电子在核外绕核旋转。和经典电磁理论 相违背。 （原子 的稳定性和原子 光谱的不连续性）玻 尔 模 型玻 尔能量量子化理论；原子的能级 跃迁假设；轨道量子化假设。引入了量子化理 论，但不彻底。江苏省溧阳中学 2007 届高三物理复习（第一轮）学案 班级 姓名 学号 D从 粒子的散射实验的结果可以说明金原子内部绝大部分是空的 【例 3】 在 粒子的散
8、射实验中，一个 粒子经过金原子核附近的轨迹。 由图可知 A、B、C 三点的电势高低关系为 ，这三点的场强 大小关系为 ， 粒子从 A 到 B 及由 B 到 C 过程电场力分别 做 功和 功； 粒子在这三点的速度大小关系为 。【例 4】 在 粒子轰击金箔时，测得 粒子与金核的最短距离约为 21014m，已知金的原子量 为 197，由此可估算出金核的密度约为多少？（取一位有效数字）【例 5】 氢原子的能级是氢原子处于各个定态时的能量值，它包括氢原子系统的电势能和电子 在轨道上运动的动能，氢原子的电子由外层轨道跃迁到内层轨道时 ( ) A 氢原子的能量减小，电子的动能增加 B 氢原子的能量增加，电子
9、的动能增加 C 氢原子的能量减小，电子的动能减小 D 氢原子的能量增加，电子的动能减小江苏省溧阳中学 2007 届高三物理复习（第一轮）学案 班级 姓名 学号 E/eV 0 -0.85 -1.51-3.4-13.6n432115.3 原子结构模型 玻尔理论（第二课时）【例 5】 氢原子的基态能级值为 E113.6eV,某金属的极限波长恰等于氢原子由 n4 能级跃 迁到 n2 能级所发出的光的波长。现在用氢原子由 n=2 能级跃迁到 n=1 能级时发出的光照射 该金属，则从该金属表面逸出的光电子的最大出动能是多少 eV？【例 6】 欲使处于基态的氢原子激发，下列措施可行的是 （ ） A用 10.
10、2 eV 的光子照射 B用 11eV 的光子照射 C用 14 eV 的光子照射 D用 11eV 的电子撞击【例 7】 （2000 年全国）假设在 NaCl 蒸气中存在由钠离子 Na+和氯离子 Cl靠静电相互作用构 成的单个氯化钠 NaCl 分子，若取 Na+与 Cl相距无限远时其电势能为零，一个 NaCl 分子的电势 能为6.1eV，已知使一个中性钠原子 Na 最外层的电子脱离钠原子面形成钠离子 Na+所需的能量 （电离能）为 5.1eV，使一个中性氯原子 Cl 结合一个电子形成氯离子 Cl所放出的能量（新和能） 为 3.8eV。由此可算出，在将一个 NaCl 分子分解成彼此远离的中性钠原子
11、Na 和中性氯原子 Cl 的过程中，外界供给的总能量等于 eV。例 8设氢原子的轨道半径为 r，电子的质量为 m，电荷量为 e，试证明：电子绕核运动的动能等于氢原子所处定态的能级的绝对值。 （点电荷电场的电势分布规律为，取无穷远处电势rke为零）【例 9】 、 （2006 江苏物理卷.4） 氢原子的能级如图所示，已知可见的光的光子能量范围约为 1.62eV3.11eV，下列说法错误的是 A处于 n = 3 能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线， 并发生电离 B大量氢原子从高能级向 n = 3 能级跃迁时，发出的光具有 显著的热效应 C大量处于 n4 能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出 6 种
12、 不同频率的光 江苏省溧阳中学 2007 届高三物理复习（第一轮）学案 班级 姓名 学号 n E/eV 4 -0.85 3 -1.512 -3.401 -13.60D大量处于 n4 是能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出 3 种不同频率的可见光 【例 10】 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（假定处在量子数为 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） （ ）11 n A、2200 B、2000 C、1200 D、2400【例 11】 （2005 年全国理综 II 卷
13、）右图中画出了氢原子的 4 个能级，并注明了相应的能量 E。 处在 n=4 的能级的一群氢原子向低能级跃迁时，能够发生若干种不同频率的光波。已知金属 钾的逸出功为 2.22eV。在这些光波中，能够从金属钾的表面打出光电子的总共有 （ ） A、二种 B、三种 C、四种 D、五种【例 12】 （2004 年江苏物理卷）若原子的某内层电子被电离形成空位，其它层的电子跃迁到该 空位上时，会将多余的能量以电磁辐射的形式释放出去，此电磁辐射就是原子的特征 X 射线。 内层空位的产生有多种机制，其中的一种称为内转换，即原子中处于激发态的核跃迁回基态时， 将跃迁时释放的能量交给某一内层电子，使此内层电子电离而形成空位（被电离的电子称为内转 换电子） 。214Po 的原子核从某一激发态回到基态时，可将能量 E0=1.416MeV 交给内层电子（如 K、L、M 层电子，K、L、M 标记原子中最靠近核的三个电子层）使其电离，实验测得从 214Po 原子的 K、L、M 层电离出的电子的动能分别为 EK=1.323MeV、EL=1.399MeV、EM=1.412MeV。 则可发射出特征射线的能量为 （ ） A、0.013MeV B、0.017MeV C、0.076MeV D、0.093MeV【例 13】原子从一个能级跃迁到一个较低的能级时，有可能不发射光子
