高三物理总复习 15.2原子结构 氢原子光谱 鲁科版

所以 Ep1＝E1－Ek1＝－27.精2选e课V件.
(2)吸收光子的最低能量至少要等于氢原子的 电离能量，设此光子最低频率为ν0. 由hν0＝E∞－E1＝13.6 eV，得
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4．三个原子模型的对比
“枣糕” 模型
实验基础 电子的发现
核式结 卢瑟福的α粒子散射
构型模
实验
玻尔的 原子模 氢原子光谱的研究
型
原子结构
原子是一个球体， 正电荷均匀分布在 整个球内，电子镶
嵌在其中 原子的中心有一个 很小的核，全部正 电荷和几乎全部质 量集中在核内，电
子在核外运动
在核式结构模型基 础上，引入量子观
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2．玻尔模型中电子运动有关计算问题
氢原子在各个不同的能量状态对应不同的电子轨道，
电子绕核做圆周运动的动能和系统的电势能之和即
为原子的能量，即En＝Ek＋Ep. (1)电子运动的速度、周期、动能与半径的关系
由库仑力提供向心力 ker2n2＝mvrn2n
电子速度 vn＝
ke2 mrn
电子运动周期 Tn＝2vπnrn＝2π
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二、玻尔理论的理解 1．玻尔理论 (1)定态：原子只能处于一系列不连续的能量状 态中，在这些能量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． (2)跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时， 它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这 两个定态的能量差决定．即hν＝Em－En.(h是普 朗克常量h＝6.63×10－34J·s) (3)轨道：原子的不 同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相 对应，原子的定态是不连续的，因此电子的可能 轨道也是不连续的．
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二、氢原子光谱 1．光谱：用光栅和棱镜可以把光按波长展开， 获得光的_波__长__(_频__率__)成__分__和__强__度__分__布___的记录， 即光谱． 2．线状谱：光谱是一条条的__亮__线___． 3．连续谱：光谱看起来不是一条条分立的谱线， 而是连在一起的_____光__带． 4．特征谱线：不同原子的亮线位置_不__同___，说 明不同原子的发光频率是__不__同___的，因此这些 亮线称为原子的特征谱线．
念
成功和局限
可解释一些实验现 象，但无法说明α粒
子散射实验
成功解释了α粒子散 射实验，无法解释 原子的稳定性及原 子光谱的分立特征
成功解释了氢原子 光谱及原子的稳定 性，不能解释较复 杂原子的光谱现象
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即时应用 1.(2010年高考上海卷)卢瑟福提出了原子的核式
结构模型，这一模型建立的基础是( ) A．α粒子的散射实验 B．对阴极射线的研究 C．天然放射性现象的发现 D．质子的发现 解析：选A.卢瑟福根据α粒子的散射实验的结果， 提出原子的核式结构模型，所以A项正确．
mr3n ke2
电子的动能 Ekn＝12mv2n＝k2ren2
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(2)系统的电势能变化可根据库仑力做功来判断： 靠近核，库仑力对电子做正功，系统电势能减 小；远离核，库仑力对电子做负功，系统电势 能增加．
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即时应用
2.氢原子在基态时的能级为E1＝－13.6 eV，其电子的 轨道半径为r1＝0.53×10－10 m，求： (1)电子在第一条轨道上的电势能．
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2．能级：在玻尔理论中，原子的各个可能状态的 ___能__量__值___叫能级． 3．基态与激发态：能量___最__低__的状态叫基态；其 他能量状态叫激发态． 4．量子数：现代物理学认为原子的可能状态是不 连续的，各状态的标号1,2,3…叫做量子数，一般用 n表示．
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课堂互动讲练
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(2)定态假设：电子在不同的轨道上运动时，原子 处于不同的状态，因而具有不同的能量，即原子 的能量是_不__连__续___的．这些不同的状态叫定 态．在各个定态中，原子是__稳__定___的，不向外辐 射能量． (3)跃迁假设：原子从一个能量状态向另一个能量 状态跃迁时要__吸__收__或_放__出__一定频率的光子，该 光子的能量等于两个状态的__能__级__差__，即hν＝ ___E_m_－__E_n_(_m_>_n__) ．
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5．光谱分析：利用__特__征__谱__线____来鉴别物质和确定
物质的组成成分，这种方法称为光谱分析． 6．氢原子光谱的实验规律
巴耳末系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长
公式1λ＝R(212－n12)(n＝3,4,5…，R 是里德伯常量，R
＝1.10×107 m－1)．
三、玻尔理论、能级 1．玻尔原子模型 (1)轨道假设：原子中的电子在库仑引力的作用下， 绕原子核做圆周运动，电子绕核运动的轨道是 _不__连__续__的．
第二节 原子结构 氢原子光谱
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一、原子结构 1．电子的发现：1897年，英国物理学家 ___汤__姆__孙____发现了电子，明确电子是原子的组 成部分，揭开了研究原子结构的序幕． 2．原子的核式结构模型 在原子中心有一个很小的核叫原子核，原子全 部的正电荷和几乎全部质量都集中在原子__核__ 上，带负电的电子在核外空间绕核高速旋转．
一、α粒子散射实验与原子核式结构模型 1．卢瑟福的α粒子散射实验装置(如图15－2－ 1)
图15－2－1
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2．α粒子散射实验的现象
图15－2－2
绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方 向前进，但少数α粒子发生了大角度偏转，极少数 α粒子甚至被撞了回来．如图15－2－2所示
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3．建立核式结构模型的要点 (1)核外电子不会使α粒子的速度发生明显改变． (2)汤姆孙模型不能解释α粒子的大角度散射． (3)少数α粒子发生了大角度偏转，甚至反弹回来， 表明这些α粒子在原子中的某个地方受到了质量、 电量均比它本身大得多的物体的作用． (4)绝大多数α粒子在穿过厚厚的金原子层而运动 方向没有明显变化，说明原子中绝大部分是空 的．原子的质量、电量都集中在体积很小的原子 核上．
(2)要使基态原子电离，至少要吸收多高频率的电磁波？
解析：(1)电子的电势能不能直接求出，可以考虑先
算出它的动能 E ，再由 Ep ＝E －E 求出，
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1
1
k1
基态时 r1＝0.53×10－10 m
E1＝－13.6 eV，ker212＝mvr121 Ek1＝12mv21＝12kre12≈13.6 eV