2013届高三物理一轮精品课件：143原子结构、氢原子光谱（人教版）.ppt

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1、第第3节节 原子结构、氢原子光谱原子结构、氢原子光谱一、原子的核式结构一、原子的核式结构1电子的发现电子的发现1897年，英国物理学家汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子年，英国物理学家汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子2原子的核式结构原子的核式结构(1)粒子散射实验的结果绝大多数粒子散射实验的结果绝大多数粒子穿粒子穿 过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但少过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但少 数数粒子发生了大角度偏转，极少数粒子发生了大角度偏转，极少数粒子甚粒子甚 至被撞了回来，如图所示至被撞了回来，如图所示(2)卢瑟福的原子核式结构模型卢瑟福的原子核式结构模型在原子的中心有一个很小

2、的核，叫原子核，原子的所有正电荷和几在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的所有正电荷和几乎所有质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外绕核旋转乎所有质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外绕核旋转(3)原子核的尺度：原子核直径的数量级为原子核的尺度：原子核直径的数量级为1015m，原子直径的数量，原子直径的数量级约为级约为1010 m.(4)原子核的组成：原子核是由质子和中子组成的，原子核的电荷数原子核的组成：原子核是由质子和中子组成的，原子核的电荷数等于核内的质子数等于核内的质子数二、氢原子光谱与玻尔理论二、氢原子光谱与玻尔理论1光谱的分类光谱的分类(1)巴耳末系是氢原子在可见光区的一

3、组谱线，在红外光区和紫外光巴耳末系是氢原子在可见光区的一组谱线，在红外光区和紫外光区也有类似的谱线系区也有类似的谱线系(2)原子跃迁条件原子跃迁条件hEmEn只适用于光子和原子作用而使原子在各只适用于光子和原子作用而使原子在各定态之间跃迁的情况对于光子和原子作用而使原子电离时，只要入定态之间跃迁的情况对于光子和原子作用而使原子电离时，只要入射光的能量射光的能量E13.6 eV，原子就能吸收光子的能量，对于实物粒子与原，原子就能吸收光子的能量，对于实物粒子与原子作用使原子激发时，实物粒子的能量大于或等于能级差即可子作用使原子激发时，实物粒子的能量大于或等于能级差即可(2)能级图中相关量意义的说明

4、能级图中相关量意义的说明相关量相关量表示意义表示意义能级图中的横线能级图中的横线表示氢原子可能的能量状态表示氢原子可能的能量状态定态定态横线左端的数字横线左端的数字“1,2,3”表示量子数表示量子数横线右端的数字横线右端的数字“13.6，3.40”表示氢原子的能级表示氢原子的能级相邻横线间的距离相邻横线间的距离表示相邻的能级差，量子数越大相邻的能表示相邻的能级差，量子数越大相邻的能级差越小级差越小带箭头的竖线带箭头的竖线表示原子由较高能级向较低能级跃迁，原表示原子由较高能级向较低能级跃迁，原子跃迁的条件为：子跃迁的条件为：hEmEn原子核式结构模型的理解及应用原子核式结构模型的理解及应用思路点

5、拨思路点拨解答本题应注意以下两点：解答本题应注意以下两点：(1)根据根据粒子散射实验结果和玻尔理论综合分析粒子散射实验结果和玻尔理论综合分析(2)粒子接近原子核的过程中，动能与电势能相互转化粒子接近原子核的过程中，动能与电势能相互转化解析解析(1)粒子散射实验发现了原子内存在一个集中了全部正电荷粒子散射实验发现了原子内存在一个集中了全部正电荷和几乎全部质量的核数年后卢瑟福发现核内有质子并预测核内存在和几乎全部质量的核数年后卢瑟福发现核内有质子并预测核内存在中子，所以中子，所以C对，对，A、B错玻尔发现了电子轨道量子化，错玻尔发现了电子轨道量子化，D错错(2)从能量转化角度看，当从能量转化角度看

6、，当粒子靠近原子核运动时，粒子靠近原子核运动时，粒子的动能转粒子的动能转化为电势能，达到最近距离时，动能全部转化为电势能，化为电势能，达到最近距离时，动能全部转化为电势能，答案答案(1)C(2)2.71014 m能级跃迁与光谱线问题能级跃迁与光谱线问题例例2(1)氢原子的部分能级如图所示，已知可见氢原子的部分能级如图所示，已知可见 光的光子能量在光的光子能量在1.62 eV到到3.11 eV 之间由此可推知，之间由此可推知， 氢原子氢原子()A从高能级向从高能级向n1能级跃迁时发出的光的波长比能级跃迁时发出的光的波长比 可见光的短可见光的短B从高能级向从高能级向n2能级跃迁时发出的光均为可见光

7、能级跃迁时发出的光均为可见光C从高能级向从高能级向n3 能级跃迁时发出的光的频率比可见光的高能级跃迁时发出的光的频率比可见光的高D从从n3能级向能级向n2能级跃迁时发出的光为可见光能级跃迁时发出的光为可见光(2)(2010年高考山东卷年高考山东卷)大量氢原子处于不同能量激发态，发生跃迁大量氢原子处于不同能量激发态，发生跃迁时放出三种不同能量的光子，其能量值分别是：时放出三种不同能量的光子，其能量值分别是：1.89 eV、10.2 eV、12.09 eV.跃迁发生前这些原子分布在跃迁发生前这些原子分布在_个激发态能级上，其中个激发态能级上，其中最高能级的能量值是最高能级的能量值是_eV(基态能量

8、为基态能量为13.6 eV)思路点拨思路点拨(1)解答本题可按下列思路分析：解答本题可按下列思路分析：(2)解答本题可按下列思路分析：解答本题可按下列思路分析：解析解析(1)从高能级向从高能级向n1能级跃迁时光子能量能级跃迁时光子能量EE2E110.2 eV，A正确从高能级向正确从高能级向n2的能级跃迁时发出的光子能量的能级跃迁时发出的光子能量E3E2EE2，即即1.89 eVE3.40 eV，可见有一部分光处于紫外线区域，可见有一部分光处于紫外线区域，B错误从高错误从高能级向能级向n3的能能跃迁时，光子能量最高的能能跃迁时，光子能量最高EE31.51 eV，比可见光，比可见光光子能量小，光子

9、能量小，C错误，从错误，从n3能级向能级向n2能级跃迁时光子能量能级跃迁时光子能量EE3E21.89 eV，D正确正确(2)由于大量氢原子在处于不同能量激发态，发生跃迁时放出三种不同由于大量氢原子在处于不同能量激发态，发生跃迁时放出三种不同能量的光子，可知氢原子处于最高能级是能量的光子，可知氢原子处于最高能级是n3，跃迁发生前这些原子分，跃迁发生前这些原子分布在第布在第2个激发态能级上；其中最高能级的能量值是个激发态能级上；其中最高能级的能量值是E31.51 eV.答案答案(1)AD(2)21.51与能级有关的能量问题与能级有关的能量问题例例3在研究原子物理时，科学家经常借用宏观模型进行模在研

10、究原子物理时，科学家经常借用宏观模型进行模拟在玻尔原子模型中，完全可用卫星绕行星运动来模拟研究电子绕拟在玻尔原子模型中，完全可用卫星绕行星运动来模拟研究电子绕原子核的运动当然这时的向心力不是粒子间的万有引力原子核的运动当然这时的向心力不是粒子间的万有引力(可忽略不可忽略不计计)，而是粒子间的静电力设氢原子中，电子和原子核的带电荷量大，而是粒子间的静电力设氢原子中，电子和原子核的带电荷量大小都是小都是e1.601019C，电子在第，电子在第1、2可能轨道运行时，其运动半径可能轨道运行时，其运动半径分别为分别为r10.531010m，r24r1，据此求：，据此求：(1)电子分别在第一、二可能轨道运

11、行时的动能电子分别在第一、二可能轨道运行时的动能(以以 eV为单位为单位)(2)当电子从第一可能轨道跃迁到第二可能轨道时，原子还需吸收当电子从第一可能轨道跃迁到第二可能轨道时，原子还需吸收10.2 eV的光子，那么电子的电势能增加了多少？的光子，那么电子的电势能增加了多少？(静电力常量静电力常量k9.0109Nm2/C 2)思路点拨思路点拨解答本题时应注意以下两点：解答本题时应注意以下两点：(1)电子绕原子核的运动，可以认为是静电力提供向心力，因此可以电子绕原子核的运动，可以认为是静电力提供向心力，因此可以用圆周运动规律解题用圆周运动规律解题(2)当原子能级跃迁时，轨道半径增大，动能减小，电势能增大当原子能级跃迁时，轨道半径增大，动能减小，电势能增大答案答案(1)13.6 eV3.4eV(2)20.4eV