高三物理专题复习(原子核物理)

高三物理专题复习《原子结构与原子核》

一、α粒子散射实验

（1）α粒子散射实验装置

α粒子散射实验的装置，主要由放射源、金箔、荧光屏、望远镜和转动圆盘几部分组成。

（2）实验的观察结果

α粒子散射实验的实验现象：绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但有少数α粒子发生了大角度偏转，偏转的角度甚至大于90°.

卢瑟福的原子的核式结构模型：在原子的中心有一个很小的核，叫做

原子核．原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里．带负

电的电子在核外空间绕着核旋转．

【复习巩固题】

1、(多选题)关于α粒子散射实验，下列说法正确的是( )

A．α粒子穿过原子时，由于α粒子的质量比电子大得多，电子不可能使α粒子的运动方向发生明显的改变

B．由于绝大多数α粒子穿过金箔后仍按原来方向前进，所以使α粒子发生大角度偏转的原因是在原子中极小的区域内集中着对α粒子产生库仑力的正电荷

C．α粒子穿过原子时，只有少数粒子发生大角度偏转的原因是原子核很小，α粒子接近原子核的机会很小

D．使α粒子发生大角度偏转的原因是α粒子穿过原子时，原子内部两侧的正电荷对α粒子的斥力不相等

2、(2013·福建高考)在卢瑟福α粒子散射实验中，金箔中的原子核可以看作静止不动，下列各图画出的是其中两个α粒子经历金箔散射过程的径迹，其中正确的是( )

3、在卢瑟福的α粒子散射实验中，某一α粒子

经过某一原子核附近时的轨迹如图中实线所示．图中

P、Q为轨迹上的点，虚线是过P、Q两点并与轨迹相

切的直线，两虚线和轨迹将平面分为四个区域．不考虑其他原子核对该α粒子的作用，那么关于该原子核的位置，下列说法中正确的是( )

A．可能在①区域B．可能在②区域

C．可能在③区域D．可能在④区域

二、氢原子光谱

（1）光谱与光谱分析

由于每种原子都有自己的特征谱线，因此可以根据光谱来鉴别物

质和确定的化学组成。这种方法叫做光谱分析。

原子光谱的不连续性反映出原子结构的不连续性，所以光谱分析

也可以用于探索原子的结构。

光

产生条件：炽热的固体、液体和发

射

光

光谱形式：一些不连续的明线组吸

收

产生条件：稀薄气体发光形成的

定义：连续光谱中某些波长的光被物质吸收后

产生的光谱

（2）氢原子光谱的实验规律 （1）氢原子的光谱：

从氢气放电管可以获得氢原子光谱，如图所示．

（2）氢原子光谱的特点：在氢原子光谱图中的可见光区内，由右向左，相邻谱线间的距离越来越小，表现出明显的规律性． （3）巴耳末公式：

(1)巴耳末对氢原子光谱的谱线进行研究得到了下面的公式： 1

λ＝R (122－1

n

2) n ＝3，4，5…该公式称为巴耳末公式．

(2)公式中只能取n≥3的整数，不能连续取值，波长是分立的值．（4）其他谱线：除了巴耳末系，氢原子光谱在红外和紫外光区的其他谱线，也都满足与巴耳末公式类似的关系式．

【复习巩固题】

1、关于太阳光谱，下列说法正确的是( )

A．太阳光谱是吸收光谱

B．太阳光谱中的暗线，是太阳光经过太阳大气层时某些特定频率的光被吸收后而产生的

C．根据太阳光谱中的暗线，可以分析太阳的物质组成

D．根据太阳光谱中的暗线，可以分析地球大气层中含有哪些元素2、如图甲所示的a、b、c、d为四种元素的特征谱线，图乙是某矿物的线状谱，通过光谱分析可以确定该矿物中缺少的元素为( )

a元素 B．b元素 C．c元素 D．d元素3、氢原子光谱的巴耳末系中波长最长的光波的光子能量为E1，其次

为E 2，则E 1

E 2

为( )

三、玻尔氢原子理论

1．玻尔的原子理论

（1）能级（定态）假设：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。这些状态叫定态。

（本假设是针对原子稳定性提出的）

（2）跃迁假设：原子从一种定态（设能量为E n ）跃迁到另一种定态（设能量为E m ）时，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 n m E E h -=ν（h 为普朗克恒量）

（本假设针对线状谱提出）

（3）轨道量子化假设：原子的不同能量状态跟电子沿不同的圆形轨道绕核运动相对应。原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道的分布也是不连续的。（针对原子核式模型提出，是能级假设的补充）2.玻尔根据经典电磁理论和牛顿力学计算出氢原子的电子的各条可能轨道半径和电子在各条轨道上运动时的能量（包括动能和势能）

公式：轨道半径：12r n r n = n=1，2，3……能 量： 12

1

E n E n =

n=1，2，3……式中r 1、E 1、分别代表第一条（即离核最近的）可能轨道的半径和电子在这条轨道上运动时的能量，r n 、E n 分别代表第n 条可能轨道的半径和电子在第n 条轨道上运动时的能量，n 是正整数，叫量子数。

2．氢原子的能级图

3．玻尔理论对氢光谱的解释 （1）基态和激发态

基态：在正常状态下，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。

（2）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。

【复习巩固题】

1、(2014·山东卷)氢原子能级如图所示，当氢原子从n＝3跃迁到n ＝2的能级时，辐射光的波长为656 nm.以下判断正确的是( )

A．氢原子从n＝2跃迁到n＝1的能级时，辐射光的波长大于656 nm B．用波长为325 nm的光照射，可使氢原子从n＝1跃迁到n＝2的能级

C．一群处于n＝3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线D．用波长为633 nm的光照射，不能使氢原子从n＝2跃迁到n＝3的能级

2、根据玻尔理论，某原子从能量为E的轨道跃迁到能量为E′的轨