物理选修3---5第十八章：原子结构知识点汇总

物理选修3---5第十八章：原子结构知识点汇总
（训练版）
知识点一、电子的发现和汤姆生的原子模型：
1、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：
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、α粒子散射实验和原子核结构模型
1、α粒子散射实验：1909年，卢瑟福及助手盖革手吗斯顿完成
①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α粒子穿过金箔后，仍沿原来方向运动，
不发生偏转。

b. 有少数α粒子发生较大角度的偏转
c. 有极少数α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：
由于α粒子的质量是电子质量的七千多倍，所以电子不会使α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α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，穿过金箔的α粒了所受正电荷的作用力在各方向平衡，α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α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1014-m,原子轨道半径约1010-m。

3、卢瑟福对实验结果的解释
电子对α粒子的作用忽略不计。

因为原子核很小，大部分α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α粒子穿过原子时离原子核很近，因此受到很强的库仑斥力，发生大角度散射。

4、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
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；???稀薄气体发光产生线状谱（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。

???
（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。

吸收光谱主要研究太阳光谱。

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、氢光谱规律公式：
)11(1
2
2n m R -=λ m=1、2、3……，对于每个m ，n=m+1,m+2,m+3……
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：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
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），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
（1）电子轨道量子化假设：
电子可能的轨道半径r=n 2r 1 ， r 1=，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E 1= . 21n
E E n ，E 1 = — 原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的，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。

氢原子的各个定态的能量值，叫做它的能级。

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；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。

（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 -E hv 。

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。

3、玻尔模型的局限性：
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、现代原子模型：
电子绕核运动形成一个带负电荷的云团，对于具有的微观粒子，在一个确定时刻其空间坐标与不能同时测准，是
这德国物理学家海森堡在1927年
提出的着名的测不准原理。

现代量子理论认为电子的轨道只能用电子云来描述。

〖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α粒子散射实验中，有极少数α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α粒子散射实验中，如果两个具有相同能量的α粒子，从不同大小的角度散射出来，则散射角度大的这个α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α粒子散射实验中的原子核，带箭头的曲线代表α粒子的径迹，其中不可能发生的是：（）
6、根据α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α粒子的运动轨迹。

在α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ν1、ν2、ν3，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：①hν1；②hν3；③h (ν1+ν2)；④h (ν1+ν2+ν3) 以上表示式中
A ．只有①③正确
B ．只有②正确
C ．只有②③正确
D ．只有④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11-n 。

A ．2200 B ．2000 C ．1200 D ．2400
9、氢原子处于基态时，原子的能量为eV 6.131-=E ，问：
（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E 1。

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________。

1
2
3
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。