第一課時(shí)原子結(jié)構(gòu)

第一課時(shí)原子結(jié)構(gòu)第一頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日第二頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日第三頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日一、盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)

1897年湯姆生發(fā)現(xiàn)了電子，說明原子內(nèi)還有帶正電的物質(zhì)。

1、湯姆遜的原子結(jié)構(gòu)模型

原子是一個(gè)球體，正電荷均勻分布在整個(gè)球內(nèi)，電子像

“棗糕”里的棗子那樣鑲嵌在原子里。第四頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日（1）、實(shí)驗(yàn)器材：放射源、金泊、熒光屏、顯微鏡，整個(gè)裝置放在一個(gè)真空容器內(nèi)。研究方法：用高速的粒子去轟擊物體，然后觀察現(xiàn)象，得出結(jié)論。1、α粒子散射實(shí)驗(yàn)第五頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日用α粒子轟擊金箔，(1)結(jié)果大多數(shù)α粒子穿過金箔后沿原方向前進(jìn)，(2)少數(shù)α粒子發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn)，(3)極少數(shù)α粒子偏轉(zhuǎn)角度超過90°，(4)有的甚至被彈回.實(shí)驗(yàn)結(jié)果：第六頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日2、湯姆遜的原子結(jié)構(gòu)模型的缺陷電子質(zhì)量小，像塵埃；α粒子質(zhì)量大(7000倍），像子彈，具有較大的動(dòng)能。正電荷均勻分布作用力抵消湯姆生原子模型不能解釋?duì)亮Ｗ拥纳⑸鋵?shí)驗(yàn)結(jié)果中的大角度散射現(xiàn)象，因而被否定第七頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日原子和原子核的大小：原子的大小數(shù)量級(jí)大約是10-10m，原子核的大小數(shù)量級(jí)在10-15～10-14m之間.在原子的中心有一個(gè)很小的核，叫做原子核，原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里帶負(fù)電的電子在核外空間繞著核旋轉(zhuǎn)。原子核所帶的正電荷數(shù)等于核外電子數(shù)，所以整個(gè)原子是中性的，電子繞核運(yùn)動(dòng)的向心力就是核對(duì)它的庫(kù)侖力.盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)；第八頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日現(xiàn)象說明α粒子絕大多數(shù)不偏轉(zhuǎn)；原因是它們運(yùn)動(dòng)過程中沒有受到阻礙，說明原子內(nèi)幾乎是“空”的．α粒子少數(shù)發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)；說明有帶正電的物質(zhì)對(duì)α粒子產(chǎn)生庫(kù)侖斥力的作用α粒子極小數(shù)發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)。它們和某種物質(zhì)發(fā)生了撞擊，而且這種物質(zhì)占據(jù)了很小的空間．盧瑟福成功解釋?duì)亮Ｗ由⑸洮F(xiàn)象第九頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日例1．對(duì)α粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置的描述，你認(rèn)為正確的有:（)A．實(shí)驗(yàn)器材有放射源、金箔、熒光屏、顯微鏡；

B．金箔的厚度對(duì)實(shí)驗(yàn)無影響；

C．如果不用金箔改用鋁箔，就不會(huì)發(fā)生散射現(xiàn)象；

D．實(shí)驗(yàn)裝置放在空氣中和真空中都可以。

E.使α粒子發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)的力是來自帶正電的核及核外電子，當(dāng)α粒子接近核時(shí)是核的推斥力使α粒子發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)，當(dāng)α粒子接近電子時(shí)，是電子的吸引力使之發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)；

F．實(shí)驗(yàn)表明原子中心有一個(gè)極小的核，它占有原子體積的極小部分；

D．實(shí)驗(yàn)表明原子中心的核帶有原子的全部正電及全部質(zhì)量。

AFD第十頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日盧瑟福的困難：電子在原子核外繞原子核做高速的旋轉(zhuǎn)。經(jīng)典電磁理論的矛盾：（1）經(jīng)典電磁理論對(duì)原子核式結(jié)構(gòu)的解釋中認(rèn)為，原子是不穩(wěn)定的，電子繞核旋轉(zhuǎn)，并不斷向外輻射電磁波，因此電子的能量不斷衰減，最終電子隕落到原子核上；事實(shí)上原子是穩(wěn)定的.（2）經(jīng)典電磁理論認(rèn)為原子發(fā)射的光譜，由于原子能量逐漸衰減，因此其輻射的電磁波的頻率應(yīng)當(dāng)是連續(xù)的；事實(shí)上原子發(fā)生產(chǎn)生的光譜是不連續(xù)的.第十一頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日4、原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時(shí)，它輻射（或吸收）一定頻率的光子，光子的能量由這兩種定態(tài)的能量差決定，即二、玻爾的原子模型1、圍繞原子核運(yùn)動(dòng)的電子軌道半徑只能是某些分立的數(shù)值，這些現(xiàn)象叫做軌道量子化；3、不同的軌道對(duì)應(yīng)著不同的狀態(tài)，盡管電子在做變速運(yùn)動(dòng)，卻不輻射能量，因此這些狀態(tài)是穩(wěn)定的；2、原子在不同的狀態(tài)（軌道）之中具有不同的能量，所以原子的能量也是量子化的。玻爾E初

E終

hv（不同軌道——不同狀態(tài)——不同能量）（量子化——不連續(xù)）第十二頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日１-13.6氫原子的能級(jí)圖：２３４５-3.4-1.51-0.85-0.540eVnE∞吸收能量放出能量－－－－－－－－－－－－－－－－－（軌道越高，總能量越大，勢(shì)能越大，動(dòng)能越小。）第十三頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日2、基態(tài)：這時(shí)電子在離核最近的軌道上運(yùn)動(dòng)，這種定態(tài)叫基態(tài)。（n是正整數(shù)，叫量子數(shù)。）三、能級(jí)：1、能級(jí)：氫原子的各個(gè)定態(tài)的能量值，叫它的能級(jí)。（從能級(jí)圖中總結(jié)各定態(tài)的能量特點(diǎn)）3、激發(fā)態(tài)：除基態(tài)以外的能量較高的其他能級(jí)，叫做激發(fā)態(tài)。（缺陷：只能解釋氫原子光譜）

四、電子云原子中的電子，在空間出現(xiàn)的位置及運(yùn)動(dòng)，無法用坐標(biāo)和軌跡表示，各處出現(xiàn)的概率只能用云霧狀的圖表示，稱為電子云。第十四頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日例1、根據(jù)玻爾理論，若電子E初>E末，則：

A、電子躍遷時(shí)，釋放光子表現(xiàn)為發(fā)光現(xiàn)象

B、電子躍遷時(shí)，吸收光子，其他物體發(fā)出的光被原子吸收

C、若氫原子處于基態(tài)，提供一個(gè)1.1ev的能量，氫原子的電子將躍遷

D、若氫原子的電子在激發(fā)態(tài)2到4之間躍遷，能得到3種顏色的光例2、處于n=1的氫原子，下列能量可以被吸收的是

A、13.6evB、10.2evC、12.29evD、3.4ev

第十五頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日例3、一個(gè)氫原子處于第3能級(jí)時(shí)，外面射來一個(gè)波長(zhǎng)為

6.63×10-7m的光子，下列說法正確的是

A、

氫原子不吸收這個(gè)光子，光子穿過氫原子。

B、

氫原子被電離，電離后的電子動(dòng)能約為0.36ev。

C、

氫原子被電離，電離后的電子動(dòng)能為0。

D、

氫原子吸收光子，但不電離。第十六頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日四.能量吸收

1.原子沒電離

E光=Em-En

若m是正整數(shù),此光子的能量可以被吸收.2.原子被電離任何數(shù)值的光子能量都能被吸收.

被電離出來的電子動(dòng)能:EK=hv-W(W=E∞-En)光子提供能量電子提供能量:任何能量都能被吸收.第十七頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日（1）能級(jí)公式En=E1/n2=-13.6/n2(eV)幾個(gè)重要的關(guān)系式（2）躍遷公式hγ=E2-E1（3）半徑公式rn=n2r1=0.53×10-10n2(m)（4）動(dòng)能跟n的關(guān)系由ke2/rn

2=mv2/rn得EKn=1/2mvn2

=ke2／2rn∝1/n2（5）速度跟n的關(guān)系（6）周期跟n的關(guān)系關(guān)系式（5）（6）跟衛(wèi)星繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的情況相似。返回第十八頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日氫光譜0.41010.65620.48610.4340μm返回第十九頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日四.玻爾理論的局限性：玻爾理論能夠十分圓滿地解釋氫光譜并且預(yù)言了氫原子輻射電磁波譜的問題，其成功之處在于引進(jìn)了量子化的觀點(diǎn)；但是，在解釋其它原子光譜時(shí)遇到了很大的困難，因?yàn)椴柪碚撨^多地保留了經(jīng)典理論。牛頓力學(xué)只適用于低速運(yùn)動(dòng)（相對(duì)于光速）的宏觀物體，對(duì)于微觀粒子的運(yùn)動(dòng)，牛頓力學(xué)不適用了。返回第二十頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日

一切運(yùn)動(dòng)著的物體，小到電子、質(zhì)子，大到行星、太陽(yáng)，都有一種波跟它對(duì)應(yīng)，這種波叫做物質(zhì)波。（德布羅意波）五.物質(zhì)波德布羅意公式—λ=h/p=h/mv返回四、電子云原子中的電子，在空間出現(xiàn)的位置及運(yùn)動(dòng)，無法用坐標(biāo)和軌跡表示，各處出現(xiàn)的概率只能用云霧狀的圖表示，稱為電子云。第二十一頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日例1、玻爾原子模型中所做的假設(shè)有（）

A、原子處于定態(tài)的能量狀態(tài)時(shí)，雖然電子做加速運(yùn)動(dòng)，但并不向外輻射能量。

B、原子的不同能量狀態(tài)與電子沿不同的圓軌道繞核運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng)，而電子的可能軌道的分布是不連續(xù)的。

C、電子從一個(gè)軌道躍遷到另一軌道時(shí)，輻射（或吸收）一定頻率的光子。

D、電子躍遷時(shí)輻射的光子的頻率等于電子繞核做圓周運(yùn)動(dòng)的頻率。ABC返回第二十二頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日例2、按照玻爾理論,氫原子處在量子數(shù)為n=2和n=3的定態(tài)時(shí),其相應(yīng)的原子能量的絕對(duì)值之比E2:E3=______9︰4返回第二十三頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日

【例6】已知?dú)湓釉诨鶓B(tài)時(shí)電子軌道半徑r1=0.53×10-10

m，能量為E1=-13.6eV。靜電力常量為k=9×109N·m2/C2，普朗克常量為h=6.63×10-34

J·s。求：（1）電子在基態(tài)軌道上運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能；（2）氫原子處于第四能級(jí)的激發(fā)態(tài)躍遷到第二能級(jí)的激發(fā)態(tài)時(shí)，輻射的光波的波長(zhǎng)是多少？【解答】（1）電子繞核做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力由庫(kù)侖力提供。即：可見基態(tài)軌道上運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能跟總能量-13.6eV的絕對(duì)值相等，而電勢(shì)能為：EP=E-EK=-27.2eV其絕對(duì)值恰好為動(dòng)能的2倍第二十四頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日（2）氫原子從第四能級(jí)躍遷到第二能級(jí)時(shí)據(jù)玻爾理論的躍遷假設(shè)有：返回第二十五頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日

下面說法正確的是（）（A光子射到金屬表面時(shí)，可能有電子發(fā)出（B）光子射到金屬表面時(shí)，一定有電子發(fā)出（C）電子轟擊金屬表面時(shí)，可能有光子發(fā)出（D）電子轟擊金屬表面時(shí)，一定沒有光子發(fā)出AC2002年全國(guó)高考1.返回第二十六頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日

例3、如圖給出氫原子最低的四個(gè)能級(jí)，大量氫原子在這些能級(jí)之間躍遷所輻射的光子的頻率最多有＿＿種，其中最小的頻率等于＿＿＿＿＿赫（保留兩個(gè)數(shù)字）。h=6.63×10–34J·SE（eV）－3.42－1.513－0.854－13.61n61.6×1014返回第二十七頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日1998年全國(guó)高考

20.處于基態(tài)的氫原子在某單色光束照射下，只能發(fā)出頻率為ν1，ν2，ν3的三種光，且ν1＜ν2＜ν3，則該照射光的光子能量為

[]A.hν1B.hν2C.hν3D.h（ν1+ν2+ν3）E（eV）－3.42－1.513－0.854－13.61nC返回第二十八頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日

處于基態(tài)的一群氫原子受某種單色光的照射時(shí)，只發(fā)射波長(zhǎng)為的三種單色光，且，則照射光的波長(zhǎng)為()－1.51－3.4E（eV）23－13.61nλ1λ3λ2

D2002年全國(guó)高考試題3返回第二十九頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日

例4、氫原子的能級(jí)公式可簡(jiǎn)化為En=－13.6／n2電子伏,其中n=1、2、3……。有一群處于基態(tài)的氫原子,其中躍遷到n=2、3、4激發(fā)態(tài)的氫原子吸收能量分別為＿＿＿，＿＿＿，＿＿＿。處于這些激發(fā)態(tài)的氫原子在躍遷過程中可能發(fā)出＿＿種不同頻率光,最短波長(zhǎng)等于＿＿＿＿＿10.2eV12.09eV12.75eV61.0×10－7米返回第三十頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日

例5、欲使處于基態(tài)的氫原子激發(fā)，下列措施可行的是：（）

A.用10.2eV的光子照射.B.用11.5eV的光子照射.C.用14eV的光子照射.D.用11.5eV的電子碰撞.E.用10eV的電子碰撞.提示：原子的躍遷公式只適用于光子和原子作用而使原子在各定態(tài)之間躍遷的情況;ACD光子和原子作用而使原子電離時(shí)則不受此條件的限制實(shí)物粒子與原子相互作用而使原子激發(fā)時(shí)，粒子的能量也不受上述條件的限制。返回第三十一頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日根據(jù)玻爾理論，氫原子由外層軌道躍遷到內(nèi)層軌道后[]A.原子的能量增加，電子的動(dòng)能減小B.原子的能量增加，電子的動(dòng)能增加C.原子的能量減少，電子的動(dòng)能減小D.原子的能量減少，電子的動(dòng)能增加

D1996年全國(guó)高考返回第三十二頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日03年江蘇高考9．原子從一個(gè)能級(jí)躍遷到一個(gè)較低的能級(jí)時(shí)，有可能不發(fā)射光子，例如在某種條件下，鉻原子的n=2能級(jí)上的電子躍遷到n=1能級(jí)上時(shí)并不發(fā)射光子，而是將相應(yīng)的能量轉(zhuǎn)交給n=4能級(jí)上的電子，使之能脫離原子，這一現(xiàn)象叫做俄歇效應(yīng)，以這種方式脫離了原子的電子叫做俄歇電子，已知鉻原子的能級(jí)公式可簡(jiǎn)化表示為式中n=1，2，3……表示不同能級(jí)，A是正的已知常數(shù)，上述俄歇電子的動(dòng)能是（）

A．3A/16B．7A/16C．11A/16D．13A/16解：n=2躍遷到n=1能級(jí)時(shí)放出能量為E0=3A/4處于n=4能級(jí)的電子吸收能量為A/16可以電離∴EK=3A/4+（-A/16）=+11A/16C返回第三十三頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D示為氫原子的能級(jí)圖，用光子能量為13.07eV的光照射一群處于基態(tài)的氫原子，可能觀測(cè)到氫原子發(fā)射的不同波長(zhǎng)的光有多少種？

[]A.15B.10C.4D.104年廣東1∞E（eV）－3.42－1.513－0.854n－0.545－0.3860-13.611

B返回第三十四頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日04年湖北理綜14

14．現(xiàn)有1200個(gè)氫原子被激發(fā)到量子數(shù)為4的能級(jí)上，若這些受激氫原子最后都回到基態(tài)，則在此過程中發(fā)出的光子總數(shù)是多少？假定處在量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)的氫原子躍遷到各較低能級(jí)的原子數(shù)都是處在該激發(fā)態(tài)能級(jí)上的原子總數(shù)的。（）A．2200 B．2000 C．1200 D．2400A返回第三十五頁(yè)，共三十七頁(yè)，20