教科版高中物理选修3-5：第二章 原子结构 复习课件
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答案 （1）8.21×1014Hz （2）9.95×105m/s
解析： （1）n＝2 时，E2＝－1232.6eV＝－3.4eV
所谓电离，就是使处于基态或激发态的原子的核外电子跃迁 到 n＝∞的轨道，n＝∞时，E∞＝0。
所以，要使处于 n＝2 激发态的原子电离，电离能为 ΔE＝E∞－E2＝3.4eV
第二章 原子结构 复习课件
一、对α粒子散射实验及核式结构模型的理解
1．α粒子散射实验结果：α粒子穿过金箔后，绝大 多数α粒子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°，也就 是说它们几乎被“撞了回来”。
2．核式结构学说：在原子的中心有一个很小的原子 核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原 子核内，电子绕核旋转。
D．极少数α粒子发生大角度偏转，说明原子内的电子 对α粒子的吸引力很大
答案 BC
解析： 在 α 粒子散射实验中，绝大多数 α 粒子沿原方向运动，说明 α
粒子未受到原子核明显的力的作用，也说明原子核相对原子来讲很 小，原子内大部分空间是空的，故 A 错，B 对；极少数 α 粒子发生 大角度偏转，说明受到金原子核明显的力的作用的空间在原子内很 小，α 粒子偏转，而金原子核未动，说明金原子核的质量和电荷量 远大于 α 粒子的质量和电荷量，电子的质量远小于 α 粒子，α 粒子 打在电子上，α 粒子不会有明显偏转，故 C 对，D 错。
当 n＝3 时，能级值为 E3＝－3123.6eV≈－1.51eV。
能发出的光谱线分别为 3→2，2→1，3→1 共 3 种，能级图如
图所示。
（3）由 E3 向 E1 跃迁时发出的光子频率最大，波长最短。
hν＝E3－E1，又知 ν＝cλ，则有
λ＝E3h－cE1 ＝[－1.516－.63×1－0－34×3.0×108
解析： （1）核外电子绕核做匀速圆周运动ຫໍສະໝຸດ Baidu库仑引力提供向心力，
则kre122＝mrv1 2，又知 Ek＝12mv2，故电子在基态轨道上运动的动能为： Ek＝k2er12＝9×21×090×.5218.×6×101－01－0192J ≈2.18×10－18 J≈13.6eV
（2）当 n＝1 时，能级值为 E1＝－1123.6eV＝－13.6eV。 当 n＝2 时，能级值为 E2＝－2123.6eV＝－3.4eV。
ν＝ΔhE＝3.46×.631×.6×101－034－19Hz≈8.21×1014Hz。
（2）波长为 200nm 的紫外线一个光子所具有的能量 E0＝hν＝6.63×10－34×2030××11008－9J＝9.945×10－19J 电离能 ΔE＝3.4×1.6×10－19J＝5.44×10－19J 由能量守恒 hν－ΔE＝12mv2 代入数值解得 v≈9.95×105m/s。
【例1】 （多选）关于α粒子散射实验现象的分析， 下列说法正确的是（ ）
A．绝大多数α粒子沿原方向运动，说明正电荷在原子 内均匀分布，是α粒子受力平衡的结果
B．绝大多数α粒子沿原方向运动，说明这些α粒子未受 到明显的力的作用，说明原子是“中空”的
C．极少数α粒子发生大角度偏转，说明原子内质量和 电荷量比α粒子大得多的粒子在原子内分布空间很小
二、对玻尔原子模型的理解 1．氢原子的能级
对氢原子而言，核外的一个电子绕核运行时，若半 径不同，则对应的原子能量也不同。
原子各能级的关系为 En＝En21（n＝1,2,3…） 对于氢原子而言，基态能级：E1＝－13.6eV
2．氢原子的能级图 如图1所示。
图1
【例 2】 已知氢原子基态的电子轨道半径为 r1＝0.528×10－10m， 量子数为 n 的能级值为 En＝－n123.6eV。 （1）求电子在基态轨道上运动的动能； （2）有一群氢原子处于量子数 n＝3 的激发态，画一张能级图， 在图上用箭头标明这些氢原子能发出的光谱线； （3）计算这几种光谱线中最短的波长。 （静电力常量 k＝9×109N·m2/C2，电子电荷量 e＝1.6×10－19C， 普朗克常量 h＝6.63×10－34J·s，真空中光速 c＝3.0×108m/s） 答案 见解析
由于实物粒子的动能可全部或部分被原子吸收，所以只要入
射粒子的能量大于或等于两能级的能量差（E＝Em－En，m>n）， 均可使原子发生能级跃迁。
2．电离的两种方式
（1）吸收光子能量发生电离。当光子能量大于或等 于13.6eV时，可以被处于基态的氢原子吸收，使氢 原子电离。
（2）与实物粒子撞击发生电离。由于实物粒子的动 能可全部或部分被原子吸收，所以只要入射粒子的 能量大于或等于氢原子所处的能级的能量，均可使 原子发生电离。
答案 AB
解析：
玻尔原子理论成功解释了氢原子的发光问题，其成 功之处是引入了量子化理论，局限是保留了经典理论中 的一些观点，故A、B对，C错；它继承并发展了原子的 核式结构观点，故D错。
三、原子的能级跃迁与电离 1．能级跃迁的两种方式 （1）辐射和吸收光子发生跃迁，可表示如下：
高能级
低能级 En
（2）吸收外来实物粒子(例如自由电子)的能量而发生跃迁。
谢谢
针对训练 2 一个氢原子处于基态，用光子能量为 15eV 的光去照 射该原子，问能否使氢原子电离？若能使之电离，则电子被电离 后所具有的动能是多大？ 答案 能 1.4eV 解析：
氢原子从基态 n＝1 处被完全电离至少吸收 13.6eV 的能量。 所以 15eV 的光子能使之电离，由能量守恒可知，完全电离后电 子具有的动能 Ek＝15 eV－13.6 eV＝1.4eV。
－19m
≈1.03×10－7m。
针对训练1 （多选）下列对玻尔原子理论的评价正确的 是（ ）
A．玻尔原子理论成功解释了氢原子光谱规律，为量子力 学的建立奠定了基础
B．玻尔原子理论的成功之处是引入了量子概念
C．玻尔原子理论的成功之处是它保留了经典理论中的一 些观点
D．玻尔原子理论与原子的核式结构是完全对立的
【例 3】 将氢原子电离，就是从外部给电子能量，使其从基态 或激发态脱离原子核的束缚而成为自由电子。 （1）若要使 n＝2 激发态的氢原子电离，至少要用多大频率的光 照射该氢原子？ （2）若用波长为 200nm 的紫外线照射处于 n＝2 激发态的氢原子， 则电子飞到离核无穷远处时的速度多大？（电子电荷量 e＝1.6×10 －19C，普朗克常量 h＝6.63×10－34J·s，电子质量 me＝9.1×10－31kg）
解析： （1）n＝2 时，E2＝－1232.6eV＝－3.4eV
所谓电离，就是使处于基态或激发态的原子的核外电子跃迁 到 n＝∞的轨道，n＝∞时，E∞＝0。
所以，要使处于 n＝2 激发态的原子电离，电离能为 ΔE＝E∞－E2＝3.4eV
第二章 原子结构 复习课件
一、对α粒子散射实验及核式结构模型的理解
1．α粒子散射实验结果：α粒子穿过金箔后，绝大 多数α粒子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°，也就 是说它们几乎被“撞了回来”。
2．核式结构学说：在原子的中心有一个很小的原子 核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原 子核内，电子绕核旋转。
D．极少数α粒子发生大角度偏转，说明原子内的电子 对α粒子的吸引力很大
答案 BC
解析： 在 α 粒子散射实验中，绝大多数 α 粒子沿原方向运动，说明 α
粒子未受到原子核明显的力的作用，也说明原子核相对原子来讲很 小，原子内大部分空间是空的，故 A 错，B 对；极少数 α 粒子发生 大角度偏转，说明受到金原子核明显的力的作用的空间在原子内很 小，α 粒子偏转，而金原子核未动，说明金原子核的质量和电荷量 远大于 α 粒子的质量和电荷量，电子的质量远小于 α 粒子，α 粒子 打在电子上，α 粒子不会有明显偏转，故 C 对，D 错。
当 n＝3 时，能级值为 E3＝－3123.6eV≈－1.51eV。
能发出的光谱线分别为 3→2，2→1，3→1 共 3 种，能级图如
图所示。
（3）由 E3 向 E1 跃迁时发出的光子频率最大，波长最短。
hν＝E3－E1，又知 ν＝cλ，则有
λ＝E3h－cE1 ＝[－1.516－.63×1－0－34×3.0×108
解析： （1）核外电子绕核做匀速圆周运动ຫໍສະໝຸດ Baidu库仑引力提供向心力，
则kre122＝mrv1 2，又知 Ek＝12mv2，故电子在基态轨道上运动的动能为： Ek＝k2er12＝9×21×090×.5218.×6×101－01－0192J ≈2.18×10－18 J≈13.6eV
（2）当 n＝1 时，能级值为 E1＝－1123.6eV＝－13.6eV。 当 n＝2 时，能级值为 E2＝－2123.6eV＝－3.4eV。
ν＝ΔhE＝3.46×.631×.6×101－034－19Hz≈8.21×1014Hz。
（2）波长为 200nm 的紫外线一个光子所具有的能量 E0＝hν＝6.63×10－34×2030××11008－9J＝9.945×10－19J 电离能 ΔE＝3.4×1.6×10－19J＝5.44×10－19J 由能量守恒 hν－ΔE＝12mv2 代入数值解得 v≈9.95×105m/s。
【例1】 （多选）关于α粒子散射实验现象的分析， 下列说法正确的是（ ）
A．绝大多数α粒子沿原方向运动，说明正电荷在原子 内均匀分布，是α粒子受力平衡的结果
B．绝大多数α粒子沿原方向运动，说明这些α粒子未受 到明显的力的作用，说明原子是“中空”的
C．极少数α粒子发生大角度偏转，说明原子内质量和 电荷量比α粒子大得多的粒子在原子内分布空间很小
二、对玻尔原子模型的理解 1．氢原子的能级
对氢原子而言，核外的一个电子绕核运行时，若半 径不同，则对应的原子能量也不同。
原子各能级的关系为 En＝En21（n＝1,2,3…） 对于氢原子而言，基态能级：E1＝－13.6eV
2．氢原子的能级图 如图1所示。
图1
【例 2】 已知氢原子基态的电子轨道半径为 r1＝0.528×10－10m， 量子数为 n 的能级值为 En＝－n123.6eV。 （1）求电子在基态轨道上运动的动能； （2）有一群氢原子处于量子数 n＝3 的激发态，画一张能级图， 在图上用箭头标明这些氢原子能发出的光谱线； （3）计算这几种光谱线中最短的波长。 （静电力常量 k＝9×109N·m2/C2，电子电荷量 e＝1.6×10－19C， 普朗克常量 h＝6.63×10－34J·s，真空中光速 c＝3.0×108m/s） 答案 见解析
由于实物粒子的动能可全部或部分被原子吸收，所以只要入
射粒子的能量大于或等于两能级的能量差（E＝Em－En，m>n）， 均可使原子发生能级跃迁。
2．电离的两种方式
（1）吸收光子能量发生电离。当光子能量大于或等 于13.6eV时，可以被处于基态的氢原子吸收，使氢 原子电离。
（2）与实物粒子撞击发生电离。由于实物粒子的动 能可全部或部分被原子吸收，所以只要入射粒子的 能量大于或等于氢原子所处的能级的能量，均可使 原子发生电离。
答案 AB
解析：
玻尔原子理论成功解释了氢原子的发光问题，其成 功之处是引入了量子化理论，局限是保留了经典理论中 的一些观点，故A、B对，C错；它继承并发展了原子的 核式结构观点，故D错。
三、原子的能级跃迁与电离 1．能级跃迁的两种方式 （1）辐射和吸收光子发生跃迁，可表示如下：
高能级
低能级 En
（2）吸收外来实物粒子(例如自由电子)的能量而发生跃迁。
谢谢
针对训练 2 一个氢原子处于基态，用光子能量为 15eV 的光去照 射该原子，问能否使氢原子电离？若能使之电离，则电子被电离 后所具有的动能是多大？ 答案 能 1.4eV 解析：
氢原子从基态 n＝1 处被完全电离至少吸收 13.6eV 的能量。 所以 15eV 的光子能使之电离，由能量守恒可知，完全电离后电 子具有的动能 Ek＝15 eV－13.6 eV＝1.4eV。
－19m
≈1.03×10－7m。
针对训练1 （多选）下列对玻尔原子理论的评价正确的 是（ ）
A．玻尔原子理论成功解释了氢原子光谱规律，为量子力 学的建立奠定了基础
B．玻尔原子理论的成功之处是引入了量子概念
C．玻尔原子理论的成功之处是它保留了经典理论中的一 些观点
D．玻尔原子理论与原子的核式结构是完全对立的
【例 3】 将氢原子电离，就是从外部给电子能量，使其从基态 或激发态脱离原子核的束缚而成为自由电子。 （1）若要使 n＝2 激发态的氢原子电离，至少要用多大频率的光 照射该氢原子？ （2）若用波长为 200nm 的紫外线照射处于 n＝2 激发态的氢原子， 则电子飞到离核无穷远处时的速度多大？（电子电荷量 e＝1.6×10 －19C，普朗克常量 h＝6.63×10－34J·s，电子质量 me＝9.1×10－31kg）