第12講開(kāi)課文稿

1、第12講：原子結(jié)構(gòu)氫原子光譜使用時(shí)間：2012年2月27日 第四周 姓名學(xué)號(hào)小組評(píng)價(jià)教師評(píng)價(jià)班級(jí)小組學(xué)習(xí)目標(biāo)：1、知識(shí)目標(biāo)：了解原子的核式結(jié)構(gòu)模型，理解玻爾的原子模型和氫原子光譜2、能力目標(biāo)：畫(huà)能級(jí)圖解題能力；數(shù)學(xué)方法分析物理問(wèn)題的能力。 學(xué)習(xí)重點(diǎn)：原子的核式結(jié)構(gòu)模型、玻爾的原子模型、氫原子光譜 學(xué)習(xí)難點(diǎn)：玻爾的原子模型問(wèn)題導(dǎo)讀單 理解規(guī)律。一、學(xué)法指導(dǎo)：閱讀教材，識(shí)別現(xiàn)象，二、教材助讀：（一）、電子的發(fā)現(xiàn)1. 陰極射線的發(fā)現(xiàn)19世紀(jì)，科學(xué)家研究稀薄氣體放電2. 電子的發(fā)現(xiàn)湯姆孫確定陰極射線是由帶負(fù)電的粒子組成，并測(cè)定出它的比荷，之后實(shí)驗(yàn)測(cè)定了它的電荷量，確定它是組成各種物質(zhì)的基本成分，稱之為

2、3. 電子的發(fā)現(xiàn)說(shuō)明原子也是可再分的.（二）、原子的核式結(jié)構(gòu)模型（由 提出）1. 實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)：a粒子散射實(shí)驗(yàn)一一用 a粒子轟擊金箔，發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)a粒子穿過(guò)金箔后，基本 上仍沿原來(lái)的方向前進(jìn)，但有少數(shù)a粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)的角度甚至大于 90度，也就 是說(shuō)它們幾乎被撞了回來(lái).2. 原子結(jié)構(gòu)：在原子中心有一個(gè)很小的核（原子核）,原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中 在原子核里，帶負(fù)電的電子在核外繞核旋轉(zhuǎn) .a粒子散射實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析：由不同元素對(duì) a粒子散射實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以確定各種元素原子核 ，原子的半徑是無(wú)法直接測(cè)量的，一般通過(guò)其他粒子與核的相互作用來(lái)確a粒子散射是估計(jì)的最簡(jiǎn)單的方法。:直徑數(shù)量級(jí)在1

3、0_14 m10_15 m以下，原子大小數(shù)量級(jí)為 10-10，發(fā)現(xiàn)陰極發(fā)出一種射線用油滴3、的_定，4、原子核的大小m. I! ：厲盤(pán)子1附的罷號(hào)番 陽(yáng)覬）I圈1S 2 J更子核或紹構(gòu)雷 型的C噸子射罔暈（三）、氫原子光譜1光譜：用光柵或棱鏡可以把各種顏色的光按波長(zhǎng)展開(kāi)，獲的光的波長(zhǎng)（頻率）和強(qiáng)度分 布的記錄，即光譜；這樣的光譜叫做線狀譜。2光譜分析：各種原子的發(fā)射光譜都是 ，不同原子的亮線位置 ，說(shuō)明不同原子的發(fā)光頻率是不一樣的，因此這些亮線稱為原子的 ?？梢岳盟龉庾V分析，優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高，樣本中一種元素的含量達(dá)到就可以檢測(cè)到。（四）玻爾的原子模型1軌道量子化與定態(tài)電子的軌道是 ，即半徑不

4、是任意的，電子在這些軌道上繞核轉(zhuǎn)動(dòng)是穩(wěn)定的，不產(chǎn)。這些量子化的能量值叫做，能量最低的狀態(tài)叫做生電磁輻射。當(dāng)電子在不同軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，原子處于不同的狀態(tài)，原子在不同的狀態(tài)中具 有不同的能量，因此原子的能量是 _ 原子中這些具有確定能量的穩(wěn)定狀態(tài)稱為其他的狀態(tài)叫做JrKtV2頻率條件當(dāng)電子從能量教高的定態(tài)軌道（能量記為 為Em ）時(shí)，會(huì)能量為的當(dāng)電子 決定。三、熱點(diǎn)聚焦 熱點(diǎn)一三個(gè)原子模型的對(duì)比Em）到能量較底的定態(tài)軌道（能量記的光子，這個(gè)光子的能量由前后兩個(gè)能級(jí) 決定，即這個(gè)式子稱為會(huì)從較低的能級(jí)躍遷到較高的能級(jí)，吸收光子的能量同樣由實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)差異成功和局限“棗糕”模型電子的發(fā)現(xiàn)帶正電物質(zhì)均勻分

5、 布在原子內(nèi)，電子鑲 嵌其中解釋了一些實(shí)驗(yàn)事實(shí),無(wú)法說(shuō)明a粒子散射實(shí) 驗(yàn)核式結(jié) 構(gòu)模型全部正電荷和幾乎 全部質(zhì)量集中在核 里,電子繞核旋轉(zhuǎn)玻爾的原子 模型在核式結(jié)構(gòu)模型基 礎(chǔ)上,引入量子化觀 點(diǎn)熱點(diǎn)二對(duì)原子躍遷條件的理解1. 原子從低能級(jí)向高能級(jí)躍遷 ：_吸收一定能量的光子，當(dāng)一個(gè)光子的能量滿足 才能被某一個(gè)原子吸收。2. 原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷：_3. 原子吸收能量使電子成為自由電子：h V =E末-E初時(shí),定能量的光子，輻射光子的能量滿足h V =E末-E初4.當(dāng)原子吸收實(shí)物粒子(如電子)的能量:5、一群氫原子處在 n能級(jí)最多可發(fā)出熱點(diǎn)三氫原子中電子運(yùn)動(dòng)的有關(guān)計(jì)算氫原子在各個(gè)不同的能量狀

6、態(tài)對(duì)應(yīng)不同的電子軌道 電勢(shì)能之和即為原子的能量，即E=Ek+Ep.(1)電子運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能與半徑的關(guān)系種光。，電子繞核做圓周運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和系統(tǒng)的(2)系統(tǒng)的電勢(shì)能變化可根據(jù)庫(kù)侖力做功來(lái)判斷：四、典題分析【例1】、根據(jù)玻爾理論，氫原子中，量子數(shù)N越大，則下列說(shuō)法中正確的是 A、電子軌道半徑越大B、核外電子的速率越大C、氫原子能級(jí)的能量越大D、核外電子的電勢(shì)能越大【例2】、處于基態(tài)的一群氫原子受某種單色光的照射時(shí)，只發(fā)射波長(zhǎng)為單色光，且入 ?2 b,則照射光的波長(zhǎng)為A .入 3B. b+ b+ b，有一群氫原子處在 n=3的能級(jí)上, 種能量的光子.入、【例3】如圖所示為氫原子的能級(jí)圖間躍遷時(shí)：(1)最多

7、可能放出(2)在哪兩個(gè)能級(jí)間躍遷時(shí)，所放出光子波長(zhǎng)最長(zhǎng)？波長(zhǎng)是多少？(3)已知金屬鈉的截止頻率為5.53X 1014 Hz，普朗克常量h= 6.63X 1034 J s.請(qǐng)通過(guò)計(jì)算判斷，氫原子在哪兩個(gè)能級(jí)間躍遷時(shí)發(fā)出的光照射金屬鈉板，能發(fā)生光電效應(yīng).這些氫原子在能級(jí)E/eV -0占5 -1.51-13.6【例4】、.原子可以從原子間的碰撞中獲得能量，從而發(fā)生能級(jí)躍遷(在碰撞中，動(dòng)能損失最大的是完全非彈性碰撞).一個(gè)具有13.6 eV動(dòng)能、處于基態(tài)的氫原子與另一個(gè)靜止的、也處于 基態(tài)的氫原子發(fā)生對(duì)心正碰 .(1) 是否可以使基態(tài)氫原子發(fā)生能級(jí)躍遷(氫原子能級(jí)如第 3題圖所示)?(2) 若上述碰撞

8、中可以使基態(tài)氫原子發(fā)生電離，則氫原子的初動(dòng)能至少為多少？問(wèn)題解決單一、變式練習(xí)1在盧瑟福的a粒子散射實(shí)驗(yàn)中，有少數(shù)a粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，其原因是A. 原子的正電荷和絕大部分質(zhì)量集中在一個(gè)很小的核上B. 正電荷在原子內(nèi)是均勻分布的C. 原子中存在著帶負(fù)電的電子D. 原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中2.盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型初步建立了原子結(jié)構(gòu)的正確圖景，能解決的問(wèn)題有 A .解釋a粒子的散射實(shí)驗(yàn)B. 用a粒子散射實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)估算了原子核的大小C .用a粒子散射實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)估算了原子的大小D.以上分析都不對(duì)3、為4、按照玻爾理論，一個(gè)氫原子中的電子從一半徑為 rb的圓軌道上，已知 rarb，則在此過(guò)程中(A、原子要發(fā)出一系列頻率的光子B、原子要吸收一系列頻率的光子C、原子要發(fā)出某一頻率的光子D、原子要吸收某一頻率的光子如圖所示 氫原子從n 2的某一能級(jí)躍遷到ra的圓軌道自發(fā)地直接躍遷到一半徑)問(wèn)最少要給基態(tài)的氫原子提供多少電子伏特的能量 中畫(huà)出獲得該能量后的氫原子可能的輻射躍遷圖n=2的能級(jí)，輻射出能量為 2.55 eV的光子.，才能使它輻射上述能量的光子？請(qǐng)?jiān)趫D/eV-13.65、氫原子處于基態(tài)時(shí)，原子能級(jí)Ei=-13.6 eV,普朗克常量h=6.63X 10-34 J - s,現(xiàn)用光子能量 介于11 eV12.5 eV范圍內(nèi)的光去照射一大群處