2013屆高三物理一輪復(fù)習(xí) 第15章第1課時 原子結(jié)構(gòu)課件 魯科版

1、1原子結(jié)構(gòu)原子結(jié)構(gòu)原子核原子核（ 選 考 ）（ 選 考 ）原子結(jié)構(gòu)原子結(jié)構(gòu)第十五章2 一、玻爾的原子模型 玻爾原子模型是以假說的形式提出來的，它包括以下三方面的內(nèi)容: 1.軌道假設(shè)：即軌道是的，只能是某些分立的值. 2.定態(tài)假設(shè)：即不同的軌道對應(yīng)著不同的狀態(tài)，這些狀態(tài)中原子是的，不向外輻射能量.量子化量子化能量能量穩(wěn)定穩(wěn)定3 3.躍遷假設(shè)：原子在不同的狀態(tài)下具有不同的，從一個定態(tài)向另一個定態(tài)躍遷時要或一定頻率的光子，該光子的能量等于這兩個狀態(tài)的. 二、能級 在玻爾原子模型中，原子的可能狀態(tài)是的，因此各狀態(tài)對應(yīng)的能量也是的，這些能量值叫能級.能量能量輻射輻射吸收吸收能級差能級差不連續(xù)不連續(xù)不連續(xù)

2、不連續(xù)4 三、基態(tài)與激發(fā)態(tài) 能量最低的狀態(tài)叫做；其他能量狀態(tài)叫激發(fā)態(tài). 四、光子的發(fā)射與吸收 原子由激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷時出光子，由基態(tài)向激發(fā)態(tài)躍遷時要光子.光子的頻率與能級的關(guān)系： .基態(tài)基態(tài)輻射輻射吸收吸收h=Em-En5 五、氫原子的能級公式和軌道公式 設(shè)基態(tài)軌道的半徑為r1,量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)軌道半徑為rn,則有 rn= (n=1,2,3,). 設(shè)基態(tài)能量為E1,量子數(shù)為n的激發(fā) 態(tài)能量為En,則有En= (n=1,2,3,). 對于氫原子而言，r1=0.5310-10m, E1=-13.6eV.n2r112En6 原子的核式結(jié)構(gòu)模型 盧瑟福通過對粒子散射實驗結(jié)果的分析，提出() A.原子

3、的核式結(jié)構(gòu)模型 B.原子核內(nèi)有中子存在 C.電子是原子的組成部分 D.原子核是由質(zhì)子和中子組成的7 盧瑟福精確統(tǒng)計了向各個方向散射的粒子的數(shù)目，提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型；在原子的中心有一個很小的核，叫做原子核.原子的全部正電荷與幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里；帶負(fù)電的電子在核外的空間運(yùn)動.答案為A選項. 分析原子結(jié)構(gòu)時，容易將原子結(jié)構(gòu)與原子核結(jié)構(gòu)混淆.原子結(jié)構(gòu)解釋的是原子核和電子的關(guān)系；原子核結(jié)構(gòu)解釋的是原子核內(nèi)部質(zhì)子和中子的關(guān)系.8 變式訓(xùn)練1：根據(jù)粒子散射實驗，盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，圖15-1-1中虛線表示原子核所形成的電場的等勢線，實線表示一個粒子的運(yùn)動軌跡.在粒子從a運(yùn)動到b，

4、再運(yùn)動到c的過程中，下列說法中正確的是( )A.動能先增大，后減小動能先增大，后減小B.電勢能先減小，后增大電勢能先減小，后增大C.電場力先做負(fù)功，后做電場力先做負(fù)功，后做正功，總功等于零正功，總功等于零D.加速度先變小，后變大加速度先變小，后變大圖圖15-1-19 解析：解析：a a粒子從粒子從a點(diǎn)經(jīng)點(diǎn)經(jīng)b點(diǎn)到達(dá)等勢點(diǎn)到達(dá)等勢點(diǎn)點(diǎn)c的過程中電場力先做負(fù)功，后做正的過程中電場力先做負(fù)功，后做正功，功，a a粒子的電勢能先增加，后減??；粒子的電勢能先增加，后減?。粍幽芟葴p小，后增大；回到同一等勢線動能先減小，后增大；回到同一等勢線上時，電場力做的總功為零上時，電場力做的總功為零答案：答案：C10

5、 正確認(rèn)識氫原子光譜的特點(diǎn)，掌握氫原子發(fā)光或吸收光的規(guī)律 氫原子處于基態(tài)時,原子的能量E1=-13.6eV,根據(jù)玻爾的原子理論，求： (1)當(dāng)氫原子從n=3的能級躍遷到n=2的能級時,向外輻射的光波的波長是多少? (2)若要使處于基態(tài)的氫原子電離,至少要用多大頻率的光照射氫原子? (3)氫原子在n=4的能級時可放出幾種不同的光子?其中頻率最高的光子其頻率為多大？該光子是由哪兩個能級的躍遷產(chǎn)生的？11 氫原子的能級公式是En= (n=1,2,3,), 由此可以計算出 當(dāng)E1=-13.6eV時，E2=-3.4eV， E3=-1.51eV，E4=-0.85eV (1)由躍遷公式知h=E3-E2h=E

6、3-E2=6.5810-7m12Enc 32hcEE 12 (2)使氫原子電離的條件是提供足夠大的能量讓氫原子吸收，使氫原子的核外電子成為自由電子，此時，氫原子的能量為E=0，可見，使處于基態(tài)的氫原子電離，提供的能量為E=E-E1=-E1=13.6eV，如果用光照射使氫原子電離，則照射光的頻率必須滿足h=0-E1=-=3.281015Hz1Eh13 (3)氫原子處在n=4的能級時，因其能量狀態(tài)較高而不穩(wěn)定，很容易向較低的能量狀態(tài)躍遷而發(fā)光，在躍遷過程中，可以直接躍遷到最低的能量狀態(tài)(基態(tài))，也可以向其他較低的能量狀態(tài)躍遷，14 但在其他較低能量狀態(tài)時，仍然不穩(wěn)定，還會發(fā)生躍遷，因此，氫原子發(fā)光

7、存在較多的可能性，如上圖顯示了各種可能的躍遷情況. 由圖可知，氫原子在n=4的能級時可放出6種不同頻率的光子，其中頻率最高的光子應(yīng)為兩個能量差最大的能級的躍遷而產(chǎn)生的，因此，這條光線是由n=4向n=1的躍遷產(chǎn)生的.由躍遷公式知h=E4-E1 =3.081015Hz41EEh 15 正確理解氫原子電離的意義是解答照射光頻率的關(guān)鍵，使原子電離的方式很多，光照是其中的一種，特別注意：光的能量是不連續(xù)的. 16 變式訓(xùn)練2：如圖15-1-2所示，氫原子從n2的某一能級躍遷到n=2的能級，輻射出能量為2.55eV的光子.問最少要給基態(tài)的氫原子提供多少電子伏特的能量，才能使它輻射上述能量的光子？請在圖中畫

8、出獲得該能量后的氫原子可能的輻射躍遷圖.圖圖15-1-217 解析：解析：氫原子從氫原子從n2的某一能級躍遷到的某一能級躍遷到n=2的能級，滿足：的能級，滿足：h=En-E2=2.55eV En=h+E2=-0.85eV，所以，所以n=4. 基態(tài)氫原子要躍遷到基態(tài)氫原子要躍遷到n=4的能級，應(yīng)提供：的能級，應(yīng)提供：D DE=E4-E1=12.75eV，躍遷圖如下圖所示躍遷圖如下圖所示 18 掌握原子結(jié)構(gòu)和原子能級的有關(guān)知識，綜合解答相關(guān)問題 在氫原子中，已知電子質(zhì)量為m，電荷量為e，第一軌道的半徑為r1，基態(tài)時氫原子的能量為E1，求電子在不同軌道上運(yùn)動時的線速度vn、旋轉(zhuǎn)頻率fn、與電子轉(zhuǎn)動相

9、當(dāng)?shù)沫h(huán)形電流In、動能Ekn、電勢能Epn.19 根據(jù)原子的核式結(jié)構(gòu)理論，電子繞原子核做圓周運(yùn)動的向心力由庫侖力提供且rn=n2r1 vn=，fn= In=, Epn=En-Ekn=222nnnvekmrr 1eknmr311122nnnvekTrn rmr2232111,22knneekkeETn rmrn r 21211()2keEnr 20 在解決氫原子的核外電子運(yùn)動問題時，應(yīng)把握好圓周運(yùn)動知識與玻爾理論的兩個公式的聯(lián)系，根據(jù)不同軌道半徑大小和原子的能量來求解其他物理量. 21 變式訓(xùn)練3：氫原子輻射出一個光子后，則( ) A.電子繞核旋轉(zhuǎn)的半徑增大 B.電子的動能增大 C.氫原子的電勢

10、能增大 D.原子的能級值增大 解析：氫原子輻射光子后，原子的總能量減小，電子從離核較遠(yuǎn)的軌道躍遷到離核較近的軌道 B22 氫原子從能級A躍遷到能級B時，輻射出波長為1的光子，從能級A躍遷到C時，輻射出波長為2的光子，若12，則氫原子從能級B躍遷到能級C時，是吸收光子還是放出光子？對應(yīng)的光子的波長為多大？ 23 由題設(shè)可知，氫原子從能級A躍遷到能級B時既然發(fā)射光子，說明能級A比能級B高， 且h1= =EA-EB1= , 同理可以得到，能級A比能級C高，且h2= =EA-EC2= , 由于12，得EBEC，1ch ABhcEE 2ch AChcEE 24 可見，氫原子從能級B躍遷到能級C時，應(yīng)該放出光子，且放出光子的波長滿足h=EB-EC=(EA-EC)-(EA-EB) = = 原子從低能級向高能級躍遷，吸收一定能量的光子；從高能級向低能級躍遷,輻射一定能量的光子.光子的能量恰等于兩能級間的能量差.hc 21cchh 1212 25 變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練4：(2010. .全國課標(biāo)卷全國課標(biāo)卷)用頻率為用頻率為0的光照射大量處于基態(tài)的氫原子，在所發(fā)的光照射大量處于基態(tài)的氫原子，在所發(fā)射的射的光譜中僅能觀測到頻率分別為光譜中僅能觀測到頻率分別為1、2、3的三條的三條譜線，且譜線，且3