原子結(jié)構(gòu) 玻爾理論(共2課時)

15142-10僅供個人參考15142-10原子型【考點提示】了原子核式結(jié)，理解玻爾理論和能級躍遷，氫原子的能級結(jié)構(gòu)【知識要點一、α粒子的散射實驗和盧瑟福核式結(jié)構(gòu)模型．1897年通對陰極射線的研究發(fā)現(xiàn)了電子，說明也可分的。Foronlyinstudyresearch;forcommercial．盧瑟福用α子轟擊金箔，發(fā)現(xiàn)．核式結(jié)構(gòu)模型：原子核所帶的單位正電荷數(shù)等于核外的電子數(shù)，所以整個原子呈中性的。電子繞核運動的向心力就是核對它的庫侖力。

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v2r．原子和原子核的大?。簭摩亮５纳⑸鋵嶒灥臄?shù)據(jù)估算出子核大小的數(shù)量級為～m原子的大小的數(shù)量級為。．原子核的組成：原子核由質(zhì)子和中子組成，質(zhì)子帶正電，中子不帶電。二．玻爾理論、能級．原子的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說與經(jīng)典電磁理論的矛盾：（1按經(jīng)典電磁理論，核外電子繞核旋轉(zhuǎn)應(yīng)輻射電磁波，其能量要逐漸減少，軌道半徑也要逐漸減小，電子要被吸引到庫侖力吸引到原子核上，這樣原子所處的能量狀態(tài)和軌道半徑要連續(xù)變化，原子就是不穩(wěn)定的，事實上原子是穩(wěn)定的。（按典電磁理論子繞核運行的頻率要不斷變化原輻射出頻率連續(xù)變化的電磁波，原子光譜就是連續(xù)譜，而事實上原子光譜是線狀譜。．玻爾理論的三點假設(shè)：（1量子化假設(shè)子能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中狀態(tài)中的原子是穩(wěn)定的，電子雖做加速運動，但并不向外輻射能量，一個能量值對應(yīng)一種狀態(tài)，這些狀態(tài)叫做。（2原子的能級躍遷假設(shè)：原子從一種定態(tài)E）遷到另一種定態(tài)輻或吸收一定頻率的光子，光子的能量由這兩種定態(tài)的能量差決定，即：，且，原子吸收能量實現(xiàn)能級躍遷時，只吸收能量值與原子初末兩能級差相等的光子，否則不予理睬。但是吸收超過原子電離所需能量的光子，多余的能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡婋x后電子的動能。（3軌量子化假設(shè)電繞核選擇的軌道的半徑是的每條可能軌道與一種定態(tài)相對應(yīng)。只有滿足下列條件的軌道才是可能的：軌道的半徑r跟子的動量的積等于/2π的整數(shù)倍，即=/2π，，2，3······的量子化假。三．氫原子的大小和能級

式中的正整數(shù)，叫量子，這種現(xiàn)象叫做軌道大?。簹湓拥碾娮拥母鳁l可能軌道的半徑：r=nn

r，1r代第一條（離核最近的一條）可能軌道的半徑r=0.53×11不得用于商業(yè)用途

2僅供個人參考2（2能級：①氫原子在各個定態(tài)時的能量值E稱氫原子的能級。n它對應(yīng)電子在各條可能軌道上運動時的能量（括動能n勢）/n、2、nE代電子在第一條可能軌道上運動時的能量11②基態(tài)和激發(fā)態(tài)基態(tài)：在正常狀態(tài)下，原子處于最低能級，這時電子在離核最近的軌道上運動，這種定態(tài)，叫基態(tài)。激發(fā)態(tài)：原子處于較高能級時，電子在離核較遠(yuǎn)的軌道上運動，這種定態(tài)，叫激發(fā)態(tài)。原發(fā)光：原子從基態(tài)向激發(fā)態(tài)躍遷的過程是吸收能量的過程。原子從較高的發(fā)態(tài)向較低的激發(fā)態(tài)或基態(tài)躍遷的過程，是輻射能量的過程，這個能量以光子的形式輻射出去，吸收或射的能量恰等于發(fā)生躍遷的兩能級之差。（4）玻爾理論的局限性由于引進(jìn)了量子理論（軌道量子化和能量量子化論功地解釋了氫光譜的規(guī)律。但由于它保留了過多的經(jīng)典物理理論（牛頓第二定律、向心力、庫侖力等所以在解釋其他原子的光譜上都遇到很大的困難?，F(xiàn)代量子理論認(rèn)為電子的軌道只能用電子云來描述。如：氫原子中的電子云模型棗糕模型核式模型

提出者湯姆生盧瑟福

內(nèi)容①原子是一個球體；②正電荷均勻分布在整個球內(nèi)；③電子象棗糕里的棗一樣鑲嵌在原子里面。①原子的中心有一個很小的核——原子核；②原子核集中了原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量；③帶負(fù)電的電子在核外繞核旋轉(zhuǎn)。

成功、局限無法解釋粒子散射實驗。和經(jīng)典電磁理論相違背穩(wěn)定性和原子光譜的不連續(xù)性）玻爾模型

玻

爾

①能量量子化理論；②原子的能級躍遷假設(shè)；③軌道量子化假設(shè)。

引入了量子化理論，但不徹底?！纠}分析】【例[2006上物理卷7]盧瑟福通過對a粒散射實驗結(jié)果的分析出：（）A原的核式結(jié)構(gòu)模型．B原核內(nèi)有中子存在．C子是原子的組成部分．D原子是由質(zhì)子和中子組成的．【例粒子的射實驗中描述正確的是（）A實驗中用金箔要比用鋁箔做實驗散射作用的效果明顯B在粒的散射實驗沒有考慮α粒與電子的相互作用其原因是電子的質(zhì)量很小α粒與電子相碰時損失的能量很小，可忽略。C．α粒的散射實驗中，數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)的作用力是原子核對α粒子的萬有引力。D．粒的散射實驗的結(jié)果可以說明金原子內(nèi)部絕大部分是空的不得用于商業(yè)用途

僅供個人參考【例α粒的散射實驗中，一個子經(jīng)過金原子核附近的軌跡。由圖可知A、、三的電勢高低關(guān)系為，三點的場強(qiáng)大小關(guān)系為，粒子從到B及到過電力別做功功；α粒子在這三點的速度大小關(guān)系為?！纠亮Ｗ愚Z擊金箔測子與金核的最短距離約為2×10m已金的原子量為197，由此可估算出金核的密度約為多少？（取一位有效數(shù)字）【例原子的能級是氫子處于各個定態(tài)時的能量值，它包括氫原子系統(tǒng)的電勢能和電子在軌道上運動的動能，氫原子的電子由外層軌道躍遷到內(nèi)層軌道時)A氫原子的能量減小，電子的動能增加B氫原子的能量增加，電子的動能增加C氫原子的能量減小，電子的動能減小D氫原子的能量增加，電子的動能減小不得用于商業(yè)用途

+++僅供個人參考+++原子型【例原子的基態(tài)能級為1－13.6eV,某金屬的極限波長恰等于氫子由n能級躍遷到n級所發(fā)出的光的波長?，F(xiàn)在用氫原子由能躍到n=1級時發(fā)出的光照射該金屬，則從該金屬表面逸出的光電子的最大出動能是多少eV？【例使處于基態(tài)的氫子激發(fā)，下列措施可行的是（）A．用10.2的子照射B．用11eV的光子照射C．eV的子照射D．的子撞擊【例年國）假設(shè)在NCl蒸氣中存在由鈉離子N和氯離子靠電相互作用構(gòu)成的單個氯化鈉NCl分，若取N與相無限遠(yuǎn)時其電勢能為零，一個分的電勢能為－使一個中性鈉原子Na最層的電脫離鈉原子面形成鈉離子所需的能離能）為5.1eV，使一個中性氯原子Cl結(jié)一個電子形成氯離子Cl所放出的能量（新和能）為。由此可算出，在將一個NCl分分解成彼此遠(yuǎn)離的中性鈉原子和中性氯原子Cl的程中，外界供給的總能量等于。例8設(shè)氫原子的軌道半徑為r電子的質(zhì)量為，電荷量為e試證明：電子繞核運動的動能等于氫原子所處定態(tài)的能級的絕對值荷場的電勢分布規(guī)律為

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取窮遠(yuǎn)處電勢為零）【例江物理卷）氫原子的能級圖所示可見的光的光子能量范圍約為1.62eV～3.11eV下列說法錯誤的是

n

/eVA處于=3能的氫原子可以吸收任意頻率的紫外線，并發(fā)生電離

∞4-0.853B大量氫原子從高能級向=3能躍遷時，發(fā)出的光具有顯著的熱效應(yīng)C．量處于n能級的氫原子向低能級躍遷時可能發(fā)出種不同頻率的光不得用于商業(yè)用途

21

-3.4

21僅供個人參考21D．量于＝4是級的氫原子向低能級躍遷時，可能發(fā)出3種同頻率的可見光【例101200個原子被激發(fā)到量子數(shù)為的級上這受激氫原子最后都回到基態(tài)，則在此過程中發(fā)出的光子總數(shù)是多少（假定處在量子數(shù)為的激發(fā)的氫原子躍遷到各較低能級的原子數(shù)都是處在該激發(fā)態(tài)能級上的原子總數(shù)的

1n1

）（）A、2200B、1200D2400【例年全國理綜II卷右圖中畫出了氫原子的4個級，并注明了相應(yīng)的能量E。在n=4的級的一群氫原子向低能級躍遷時，能夠發(fā)生若干種不同頻率的光波。已金屬鉀的逸出功為。在這些光波中，能夠從金屬鉀的表面打出光電子的總共有（）A、二種B、種C、種D、種

nE/eV4-0.853-1.512-3.401-13.60【例12年蘇物理卷若子某內(nèi)層電子被電離形成空位其它層的電子躍遷到該空位上時，會將多余的能量以電磁輻射的形式釋放出去，此電磁輻射就是原子的特征X射。內(nèi)層空位的產(chǎn)生有多種機(jī)制，其中的一種稱為內(nèi)轉(zhuǎn)換，即原子中處于激發(fā)態(tài)的核躍遷回基態(tài)時，將遷時釋放的能量交給某一內(nèi)層電子，使此內(nèi)層電子電離而形成空位（被電離的電子稱為內(nèi)轉(zhuǎn)換子的原子核從某一激發(fā)態(tài)回到基態(tài)，可將能量E=1.416MeV交內(nèi)層電（如K、L、0M層子LM標(biāo)原子中最靠近核的三個電子層使其電離實驗測得從原的KL、M層離出的電子的動能分別為=1.323MeV、、=1.412MeV則可發(fā)射出KLM特征射線的能量為（）A、0.013MeVB、0.017MeVCD、0.093MeV【例13原子從一個能級躍遷到一個較低的能級時，有可能不發(fā)射光子．例如在某種條件下，鉻原子的=2能上的電子躍遷到n=能上時并不發(fā)射光子是相應(yīng)的能量轉(zhuǎn)交給n=能級上的電子，使之能脫離原子，這一現(xiàn)象叫做俄歇效應(yīng)，以這種方式脫離了原子的電子叫做俄歇電子，已知鉻原子的能級公式可簡化表示為，中=l，2，表示不同能級是正的已知常數(shù)，上述俄歇電的動能是

()A

3A/16

B．

7A/16

C．

/16

D．

13A/16不得用于商業(yè)用途

僅供個人參考．德國物理學(xué)家弗蘭克林和赫茲進(jìn)行過氣體原子激發(fā)的實驗研究。如）們在一只陰極射線管中充進(jìn)要考察的汞蒸氣。陰極發(fā)射出的電子受陰極K和極之的電壓U加速，電子到達(dá)柵極R時，電做功。后電子通過柵極和極之的速電壓U。過陽極的電流如圖（2）所示，隨著加速電壓增大，陽極電流在短時間內(nèi)也增大。但是到達(dá)一個特定的電壓值U后觀察到電流突然減小。在這個電壓值上，電子的能量剛好能夠激發(fā)和它們碰撞的原子。參加碰撞的電子交出其能量，速度減小，因此到達(dá)不了陽極電流減小eU即為基態(tài)氣體原子的激發(fā)能。得到汞原子的各條能級比基態(tài)高以下能量值：10.32eV。若一個能量為7.97eV電進(jìn)入汞蒸氣后測量它的能量大約是()A、4.88eV或7.97eVB、4.88eV或C、2.35eV或D、或7.97eV不得用于商業(yè)用途

僅供個人參考僅供個用學(xué)習(xí)、究不得用商業(yè)用。Forpersonaluseonlyinstudyandresearch;notforcommercialuse.Nurfürdenpers?nlichenfürStudien,Forschung,zukommerziellen