(共13张PPT)
本章优化总结
专题归纳整合
章末综合检测
知识网络构建
知识网络构建
专题归纳整合
原子核式结构
1．α粒子散射实验
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；少数α粒子有较大的偏转；极少数α粒子的偏角超过90°，有的甚至达到180°.
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，电子绕核运转．
α粒子散射是卢瑟福建立核式结构模型的实验基础．
例1
下列关于原子结构的说法正确的是( )
A．电子的发现说明了原子内部还有复杂结构
B．α粒子散射实验揭示了原子的核式结构
C．α粒子散射实验中绝大多数都发生了较大偏转
D．α粒子散射实验中有的α粒子发生较大偏转是α粒子与原子发生碰撞所致
【精讲精析】 电子的发现，证明了原子内部存在带正电的物质，α粒子的散射实验说明了原子内部很空旷，揭示了原子的内部结构．
【答案】 AB
氢原子的能级跃迁
2．吸收跃迁有两种情况：一种是吸收光子跃迁，吸收光子的能量必须正好是某两能级差才行，否则不吸收；
另一种是吸收实物粒子的能量，这种吸收必须具备的条件是，粒子要有大于或等于某两能级差的能量．
总之，在处理氢原子能级跃迁问题时，一方面切记光子能量等于两个能级差；另一方面注意爱因斯坦光子说E＝hν的运用．
如图18－1所示为氢原子能级的示意图，现有大量的氢原子处于n＝4的激发态，当向低能级跃迁时将辐射出若干不同频率的光．关于这些光下列说法正确的是( )
A．最容易表现出衍射现象的光是由n＝4能级跃迁到n＝1能级产生的
B．频率最小的光是由n＝2能级跃迁到n＝1能级产生的
C．这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光
D．用从n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光照射逸出功为6.34 eV的金属箔能发生光电效应
例2
图18－1
【思路点拨】 根据频率条件hν＝Em－En，发生明显衍射现象的条件及光电效应的产生条件综合分析判断．
【答案】 D
章末综合检测
本部分内容讲解结束
点此进入课件目录
按ESC键退出全屏播放
谢谢使用(共33张PPT)
第二节 原子的核式结构模型
课前自主学案
核心要点突破
课堂互动讲练
课标定位
知能优化训练
第二节
课标定位
学习目标：1.知道α粒子散射实验的现象．
2．知道卢瑟福的原子核式结构模型的主要内容，理解模型提出的主要思想．
3．知道原子核的核电荷数的意义及原子核的尺度．
重点难点：1.α粒子散射实验现象及其解释．
2．卢瑟福的原子核式结构模型．
课前自主学案
一、汤姆孙的原子模型
汤姆孙于1898年提出了原子模型，他认为原子是一个_________、__________弥漫性地均匀分布在整个球体内，_______镶嵌在球中．
球体
正电荷
电子
图18－2－1
汤姆孙的原子模型，小圆点代表正电荷，大圆点代表电子．
汤姆孙的原子模型被称为西瓜模型或枣糕模型．该模型能解释一些实验现象，但后来被
________________实验否定了．
二、α粒子散射实验
1．α粒子是从放射性物质中发射出来的快速运动的粒子，实质是失去两个电子的____________，带______________电荷，质量为____________质量的4倍．
α粒子散射
氦原子核
两个单位正
氢原子
2．实验结果
(1)______________ α粒子穿过金箔后，基本沿原方向前进．
(2)_________ α粒子发生大角度偏转，偏转角甚至大于90°.
3．卢瑟福通过α粒子散射实验，否定了汤姆孙的原子模型，建立了_____________模型．
4．核式结构模型：1911年由卢瑟福提出，在原子中心有一个很小的核，叫_________．它集中了原子全部的____________和几乎全部的_________，________在正电体的外面运动．
绝大多数
少数
核式结构
原子核
正电荷
质量
电子
三、原子核的电荷与尺度
1．电荷：原子核是由_______和________组成的．原子核的电荷数就是核中的_________．
2．尺度：对于一般的原子核，实验确定的核半径R的数量级为__________m.而整个原子半径的数量级是_________m．两者相差十万倍之多．可见原子内部是十分“空旷”的．
质子
中子
质子数
10－15
10－10
核心要点突破
图18－2－2
4．实验注意事项
(1)整个实验过程需在真空中进行．
(2)α粒子是氦核，本身很小，金箔需很薄，α粒子才能很容易穿过．
(3)实验中用的是金箔而不是铝箔，这是因为金的原子序数大，α粒子与金核间库仑力大，偏转明显；另外金的延展性好，容易做成极薄的金箔．
(4)实验现象说明原子绝大部分是空的，除非原子的几乎全部质量和所有正电荷都集中在原子中心的一个很小的核上，否则，α粒子大角度散射是不可能的．
即时应用(即时突破，小试牛刀)
1．关于α粒子散射实验，下列说法正确的是( )
A．该实验在真空环境中进行
B．带有荧光屏的显微镜可以在水平面内的不同方向上移动
C．荧光屏上的闪光是散射的α粒子打在荧光屏上形成的
D．荧光屏只有正对α粒子源发出的射线方向上才有闪光
解析：选ABC.本题考查α粒子散射实验装置及其作用，只有在正确理解α粒子散射实验的基础上，才能选出正确选项．对于D项，考虑到有少数的α粒子因为靠近金原子核，受到斥力而改变了运动方向，故D错．
二、两种模型对α粒子散射现象的分析
1．汤姆孙枣糕模型对α粒子散射现象的分析
(1)α粒子如果从原子之间或原子的中心线穿过，它受到周围正负电荷的库仑力是平衡的，α粒子不偏转．
(2)α粒子如果偏离了原子之间的中心线穿过，则两侧的库仑力相当大一部分被抵消，α粒子偏转很小．
(3)α粒子如果正对着电子射来，由于电子质量远小于α粒子的质量，α粒子速度大小及方向基本上不变，更不可能反弹，因此α粒子散射实验否定了汤姆孙的原子模型．
2．卢瑟福核式结构模型对α粒子散射现象的分析
(1)α粒子穿过原子时，如果离核较远，受到的库仑斥力很小，α粒子运动方向改变极少，而由于原子核很小，这种机会就很多，因此绝大多数α粒子基本上仍沿原来的方向前进，见图18－2－3.
图18－2－3
(2)α粒子十分接近原子核穿过时，才受到很大的库仑斥力，偏转角才很大，而这种机会很少，因此，有少数α粒子发生大角度偏转，见上图．
(3)α粒子几乎是正对着原子核射来时，α粒子受到很大的库仑力，几乎是被原速率弹回，而这种机会更少，因此有极少数发生了近180°角的偏转，见上图．由此可见，α粒子散射实验建立了原子的核式结构，还估算出了原子核的大小．
即时应用(即时突破，小试牛刀)
2．(2011年高考上海卷)卢瑟福利用α粒子轰击金箔的实验研究原子结构，正确反映实验结果的示意图是( )
图18－2－4
解析：选D.α粒子轰击金箔后偏转，越靠近金箔，偏转的角度越大，所以A、B、C错误，D正确．
课堂互动讲练
α粒子散射实验与原子核式结构
在卢瑟福的α粒子散射实验中，有少数α粒子发生大角度偏转，其原因是( )
A．原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上
B．正电荷在原子中是均匀分布的
C．原子中存在着带负电的电子
D．金箔的金原子间存在很大的空隙，只有极少数碰到金原子
例1
【精讲精析】 卢瑟福的α粒子散射实验中少数α粒子发生了较大角度的偏转，说明只有少数α粒子受到很强的斥力，大多数α粒子受到的斥力很小，这反映出在原子内部正电荷分布在很小的空间，且质量很大，A正确，B错误；实验中所用金箔尽管很薄，但也有上万层原子，由此可知，有少数α粒子偏转显然不是由于碰到金原子，由此知C、D错误．
【答案】 A
【误区警示】 (1)由于对α粒子散射实验中的现象产生的原因不能正确理解，而误选D.
(2)处理此类问题需要明确α粒子散射实验的意义，理解原子内正电荷和几乎全部的质量集中在一个很小的区域，即原子核非常小．
变式训练1 卢瑟福对α粒子散射实验的解释是( )
A．使α粒子产生偏转的力主要是原子中电子对α粒子的作用力
B．使α粒子产生偏转的力是库仑力
C．原子核很小，α粒子接近它的机会很小，所以绝大多数的α粒子仍沿原来的方向前进
D．能产生大角度偏转的α粒子是穿过原子时离原子核近的α粒子
解析：选BCD.原子核带正电与α粒子间存在库仑力，当α粒子靠近原子核时受库仑力而偏转，故B对，A错；由于原子核非常小，绝大多数粒子经过时离核较远因而运动方向几乎不变，只有离核很近的α粒子受到的库仑力较大，方向改变较多，故C、D对．
根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型，图18－2－5中虚线表示原子核所形成的电场的等势线，实线表示一个α粒子的运动轨迹，在α粒子从a运动到b再运动到c的过程中，下列说法中正确的是( )
α粒子散射实验与其他知识的综合
例2
图18－2－5
A．电场力先做负功，后做正功，总功等于零
B．加速度先变小，后变大
C．a、c两点的动能不相等
D．动能与电势能的和不变
【思路点拨】 由库仑定律及牛顿第二定律分析加速度的变化，由电场力做功与电势能的变化关系及动能定理分析能量的变化．
【自主解答】 α粒子与原子核之间的作用力为库仑斥力，从a→b库仑力做负功，动能减少，电势能增加，从b→c库仑力做正功，动能增加，电势能减少，且a→b与b→c库仑力所做的总功为0，则a、c两点动能相等，故A正确，C错误；因为只有电场力做功，故动能与电势能的和不变，D正确；α粒子与原子核相距越近，库仑力越大，加速度越大，故从a→b→c加速度先增大后减小，B错误．
【答案】 AD
【方法总结】 该题涉及了库仑定律、牛顿第二定律、能量守恒及电场力做功和能量转化关系的知识，学习时应注意前后知识的联系及知识的灵活应用．
变式训练2 关于α粒子散射实验，下列说法中正确的是( )
A．绝大多数α粒子经过金箔后，发生了角度不太大的偏转
B．α粒子在接近原子核的过程中，动能减少，电势能减少
C．α粒子离开原子核的过程中，动能增大，电势能也增大
D．对α粒子散射实验的数据进行分析，可以估算出原子核的大小
解析：选D.由于原子核占整个原子很小的一部分，十分接近核的α粒子很少，所以绝大多数α粒子几乎不偏转，故A错；由α粒子散射实验数据，卢瑟福估算出了原子核的大小，故D对；α粒子接近原子核的过程中，克服库仑力做功，所以动能减小，电势能增大，远离原子核时，库仑力做正功，动能增大，电势能减小，故B、C都错．
知能优化训练
本部分内容讲解结束
点此进入课件目录
按ESC键退出全屏播放
谢谢使用(共30张PPT)
第一节 电子的发现
课前自主学案
核心要点突破
课堂互动讲练
课标定位
知能优化训练
第一节
课标定位
学习目标：1.知道电子是怎样发现的及其对人类探索原子结构的重大意义．
2．知道阴极射线及其产生方法，了解汤姆孙发现电子的研究方法．
3．能熟练运用所学知识解决电子在电场和磁场中运动问题．
重点难点：1.电子的发现过程．
2．电子在电场和磁场中运动的有关计算．
课前自主学案
一、阴极射线
阴极射线是从阴极射线管的阴极发出的高速运动的粒子流，这些微观粒子是________．
二、电子的发现
1897年英国物理学家_________通过研究
___________发现了电子；1910年美国物理学家
___________通过著名的________实验精确测定了电子的电荷量．
电子
汤姆孙
阴极射线
密立根
油滴
电子是原子的组成部分，是比原子更基本的物质单元，电子的电荷量约为_____________C，电子的质量约为______________kg.任何带电体所带电量只能是电子电量的________．
1.6×10－19
9.1×10－31
整数倍
核心要点突破
一、发现阴极射线的过程
1．辉光放电现象
(1)放电管若有稀薄气体，在放电管两极加上高压可看到辉光放电现象．但若管内气体非常稀薄即接近真空时，辉光现象消失．
(2)辉光放电的应用：利用其发光效应(如霓虹灯、日光灯)以及正常辉光放电的稳压效应(如氖稳压管)．
2．荧光的产生：玻璃管内气体接近真空，辉光消失，却在阴极孔外玻管壁上观察到荧光，并且能使不透明物体产生阴影，后来认定产生这种现象的原因是阴极发出的某种射线撞击玻璃的结果，即阴极射线．
3．阴极射线的应用：如示波管、电视显像管、电子显微镜，高速的阴极射线打在某些金属靶上能产生X射线，还能用于研究物质晶体结构，直接用于切割、熔化、焊接等．
特别提醒：(1)辉光现象产生的条件是：气体稀薄．
(2)阴极射线的来源：若真空度高，阴极射线的粒子主要来自阴极；若真空度不高的放电管，粒子可能来自管中气体；为了研究阴极射线，就必需把玻璃管抽成真空．
即时应用(即时突破，小试牛刀)
1．关于阴极射线，下列说法正确的是( )
A．阴极射线就是稀薄气体导电的辉光放电现象
B．阴极射线是在真空管内由阴极发出的电子流
C．阴极射线是某一频率的电磁波
D．阴极射线可以直线传播，也可被电场、磁场偏转
解析：选BD.阴极射线是在真空管中由阴极发出的电子流，B正确，C错．电子可被电场、磁场偏转，D正确．
二、探究阴极射线性质的方法
1．带电性质的判断方法
(1)在阴极射线所经区域加上电场，通过打在荧光屏上的亮点的变化和电场的情况确定带电的性质．
(2)在阴极射线所经区域加一磁场，根据亮点位置的变化和左手定则确定带电的性质．
2．比荷的测定方法
(1)让阴极射线垂直进入某一电场中，在荧光屏上亮点位置发生变化．
即时应用(即时突破，小试牛刀)
2.如图18－1－1所示，一只阴极射线管，左侧不断有射线射出，若在管的正下方放一通电直导线AB时，发现射线径迹下偏，则( )
A．导线中的电流由A流向B
B．导线中的电流由B流向A
C．若要使电子束的径迹往上偏，可以通过改变AB中的电流方向来实现
D．电子束的径迹与AB中的电流方向无关
解析：选BC.解答此题应注意几点：
(1)阴极射线的粒子带负电，由左手定则判断管内磁场垂直纸面向里．
(2)由安培定则判定AB中电流的方向由B向A.
(3)电流方向改变，管内磁场方向改变，电子受力方向也改变，故B、C对．
图18－1－1
课堂互动讲练
测量带电粒子的比荷
在汤姆孙测量阴极射线比荷的实验中，采用了如图18－1－2所示的阴极射线管，从C出来的阴极射线经过A、B间的电场加速后，水平射入长度为L的D、G平行板间，接着在荧光屏F中心出现荧光斑．若在D、G间加上方向向下，场强为E的匀强电场，阴极射线将向上偏转；
例1
如果再利用通电线圈在D、G电场区加上一垂直纸面的磁感应强度为B的匀强磁场(图中未画)，荧光斑恰好回到荧光屏中心，接着再去掉电场，阴极射线向下偏转，偏转角为θ，试解决下列问题：
(1)说明阴极射线的电性；
(2)说明图中磁场沿什么方向；
(3)根据L、E、B和θ，求出阴极射线的比荷．
图18－1－2
【思路点拨】 由阴极射线在电场和磁场中受到的电场力和洛伦兹力的方向判断电性和磁场方向，利用两力的平衡关系，及阴极射线在磁场中做匀速圆周运动列方程求解比荷．
【精讲精析】 (1)由于阴极射线向上偏转，因此受电场力方向向上，又由于匀强电场方向向下，则电场力的方向与电场方向相反，所以阴极射线带负电．
(2)由于所加磁场使阴极射线受到向下的洛伦兹力，由左手定则得磁场的方向垂直纸面向里．
图18－1－3
【答案】 见精讲精析
【方法总结】 (1)带电粒子在匀强电场中做类平抛运动，在匀强磁场中做匀速圆周运动，可利用几何知识求其半径．
(2)带电粒子通过互相垂直的匀强电磁场时，可使其做匀速直线运动，根据qE＝Bqv求出速度．
电子所带电量的精确数值最早是由美国物理学家密立根通过油滴实验测得的．他测定了数千个带电油滴的电量，发现这些电量都等于某个最小电量的整数倍．这个最小电量就是电子所带的电量．密立根实验的原理如图18－1－4所示，A、B是两块平行放置的水平金属板，A板带正电，B板带负电．从喷雾器嘴喷出的小油滴，落到A、B两板之间的电场中．
电荷量的量子化
例2
小油滴由于摩擦而带负电，调节A、B两板间的电压，可使小油滴受到的电场力和重力平衡．已知小油滴静止处的电场强度是1.92×105 N/C，油滴半径是1.64×10－4 cm，油的密度是0.851 g/cm3，求油滴所带的电量，这个电量是电子电量的多少倍？
图18－1－4
【答案】 8.02×10－19 C 5倍
变式训练2 密立根用喷雾的方法获得了带电油滴，然后把这些带有不同电荷量和质量的油滴置于电场中，通过电场力和重力平衡的方法最终测得了带电油滴的电荷量．某次测量中，他得到了如下数据，则可得出结论为：_____________________________________.
油滴编号 1 2 3 4
电荷量/C 6.41×10－19 9.70×10－19 1.6×10－19 4.82×10－19
解析：由表中电荷量一栏中的数据可以看出，6.41×10－19大约为1.6×10－19的4倍，9.70×10－19大约为1.6×10－19的6倍，1.6×10－19为1.6×10－19的1倍，4.82×10－19约为1.6×10－19的3倍．故可以得出油滴的带电荷量都为e的整数倍．
答案：带电荷量都为e的整数倍
知能优化训练
本部分内容讲解结束
点此进入课件目录
按ESC键退出全屏播放
谢谢使用(共29张PPT)
第三节 氢原子光谱
课前自主学案
核心要点突破
课堂互动讲练
课标定位
知能优化训练
第三节
课标定位
学习目标：1.知道什么是光谱，什么是线状谱，什么是连续谱．
2．知道光谱分析的应用．
3．知道氢原子光谱的实验规律及巴尔末公式，知道经典电磁理论的困难．
重点难点：1.线状谱与连续谱的区别．
2．氢原子光谱的实验规律．
课前自主学案
一、光谱
1．定义：按照光的________和强度分布的展开排列的记录，即光谱．
2．分类：有些光谱是一条条的亮线，这样的亮线叫_______，这样的光谱叫________．有的光谱不是一条条分立的谱线，而是连续在一起的光带，这样的光谱叫做_________．
波长
谱线
线状谱
连续谱
3．特征光谱：各种原子的发射光谱都是线状谱，说明原子只发射__________的光．不同原子发射的线状谱的亮线位置不同，说明不同原子__________是不一样的，因此这些________称为原子的特征谱线．
4．光谱分析：利用原子的___________来鉴别物质和确定物质的组成成分，这种方法叫做光谱分析．
特定频率
发光频率
亮线
特征谱线
原子结构
3．巴耳末公式的意义：以简洁的形式反映了氢原子的线状光谱，即辐射波长的________特征．
三、经典理论的困难
1．核式结构模型的成就：正确地指出了原子核的存在，很好地解释了___________实验．
2．困难：经典物理学既无法解释原子的
________，又无法解释原子光谱的__________．
分立
α粒散射
稳定性
分立特征
核心要点突破
(1)连续谱
①产生：炽热的固体、液体和高压气体的发射光谱是连续谱，如电灯丝发出的光、炽热的钢水发出的光都形成连续谱．
②特点：其光谱是连在一起的光带．
(2)线状谱：只含有一些不连续的亮线的光谱．
①产生：由游离状态的原子发射的，因此也叫原子光谱，稀薄气体或金属的蒸汽的发射光谱是线状谱．实验证明，每种元素的原子都有一定特征的线状谱，可以使用光谱管观察稀薄气体发光时的线状谱．
②特点：不同元素的原子产生的线状谱是不同的，但同种元素原子产生的线状谱是相同的，这意味着，某种物质的原子可用其线状谱加以鉴别，因此称某种元素原子的线状谱为这种元素原子的特征谱线．
(3)吸收光谱
①定义：高温物体发出的白光通过某物质后，某些波长的光被该物质吸收后产生的光谱．
②产生：由高压气体或炽热物体发出的白光通过温度较低的气体后产生的．
③特点：在连续谱的背景上有若干条暗线．实验表明，各种原子的吸收光谱中的每一条暗线都跟该原子的线状谱中的一条亮线相对应．即某种原子发出的光与吸收的光的频率是特定的，因此吸收光谱中的暗线也是该元素原子的特征谱线．
例如：太阳光谱就是太阳内部发出的强光经温度相对较低的太阳大气层时产生的吸收光谱．
2．光谱分析
(1)定义：每种原子都有自己的特征谱线，可以利用光谱来鉴别物质和确定物质的组成成分．
(2)优点：灵敏度高，分析物质的最低量达10－10 g.
(3)应用：①应用光谱分析发现新元素；
②鉴别物体的物质成分，研究太阳光谱时发现了太阳中存在钠、镁、铜、锌、镍等金属元素；
③应用光谱分析鉴定食品优劣；
④天文学上光谱红移表明恒星远离等．
特别提醒：光谱分析可以使用发射光谱中的线状谱，也可以使用吸收光谱，因它们都有原子自身的特征谱线，但不能使用连续光谱．
即时应用(即时突破，小试牛刀)
1．下列关于光谱和光谱分析的说法中，正确的是( )
A．太阳光谱和白炽灯光谱都是线状谱
B．煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气或霓虹灯产生的光谱都是线状谱
C．进行光谱分析时，可以用线状谱，不能用连续光谱
D．我们能通过光谱分析鉴别月球的物质成分
解析：选BC.太阳光谱中的暗线是太阳发出的连续光谱经过太阳大气层时产生吸收的光谱，正是太阳发出的光谱被太阳大气层中存在的对应元素吸收所致，白炽灯发出的是连续光谱，A项错误；月球本身不会发光，靠反射太阳光才能使我们看到它，所以不能通过光谱分析鉴别月球的物质成分，D项错误；光谱分析只能是明线光谱和吸收光谱，连续光谱是不能用来作光谱分析的，所以C项正确；煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气或霓虹灯都是稀薄气体发出的光，产生的光谱都是线状谱，B项正确．
二、氢原子光谱
1．氢原子光谱
从氢气放电管可以获得氢原子光谱，如图18－3－1所示．
图18－3－1
式中n只能取整数最大值为16，最小值为3，R称为里德伯常量R＝1.10×107m－1.
(1)巴耳末线系的14条谱线都处于可见光区．
(2)在巴耳末线系中n值越大，对应的波长λ越短，即n＝3时，对应的波长最长；n＝16时，对应的波长最短．
(3)除了巴耳末系，氢原子光谱在红外和紫外光区的其他谱线，也都满足与巴耳末公式类似的关系式．
答案：AC
课堂互动讲练
对原子光谱的理解
对原子光谱，下列说法正确的是( )
A．原子光谱是不连续的
B．由于原子都是由原子核和电子组成的，所以各种原子的原子光谱是相同的
C．各种原子的原子结构不同，所以各种原子的原子光谱也不相同
D．分析物质发光的光谱，可以鉴别物质中含哪些元素
例1
【精讲精析】 原子光谱为线状谱，A正确；各种原子都有自己的特征谱线，故B错C对；根据各种原子的特征谱线进行光谱分析可鉴别物质组成，D正确．
【答案】 ACD
【思维总结】 正确把握原子光谱的特征和作用，此类问题就会迎刃而解．
变式训练1 下列说法中正确的是( )
A．炽热的固体、液体和高压气体发出的光形成连续光谱
B．各种原子的明线光谱中的明线和它吸收光谱中的暗线必定一一对应
C．气体发出的光只能产生明线光谱
D．甲物质发出的白光通过乙物质的蒸气形成的是甲物质的吸收光谱
解析：选AB.对照连续光谱的特征和产生机理可知A选项正确；由吸收光谱特征知B选项正确；高压气体发出的光是连续光谱，低压稀薄气体发出的光是明线光谱，因此C选项错误；甲物质发出的白光通过乙物质的蒸气，其中有部分波长的光被乙物质的原子吸收，所以这样形成的是乙物质的吸收光谱，D选项错误．
已知氢原子光谱中巴耳末系第一条谱线Hα的波长为656.5 nm，求：
(1)试推算里德伯常量的值．
(2)利用巴耳末公式求其中第四条谱线的波长和对应光子的能量．
氢原子光谱的实验规律
例2
【答案】 (1)1.097×107m－1
(2)4.102×10－7m 4.85×10－19J
答案：2.475×1015Hz
知能优化训练
本部分内容讲解结束
点此进入课件目录
按ESC键退出全屏播放
谢谢使用(共39张PPT)
第四节 玻尔的原子模型
课前自主学案
核心要点突破
课堂互动讲练
课标定位
知能优化训练
第四节
课标定位
学习目标：1.知道玻尔原子理论的基本假设．
2．知道能级、能级跃迁，会计算原子能级跃迁时辐射或吸收光子的能量．
3．知道玻尔对氢光谱的解释以及玻尔理论的局限性．
重点难点：1.玻尔原子理论的基本假设．
2．会计算原子能级跃迁时辐射或吸收光子的能量．
课前自主学案
一、玻尔原子理论的基本假设
1．轨道量子化
围绕原子核运动的电子轨道半径只能是某些
___________、_________数值，这种现象叫做轨道量子化．
2．能量量子化
(1)定态：电子在不同的轨道对应不同的______，
在这些状态中尽管电子在做变速运动，却不向外
____________，在这些状态中原子是________．
不连续
分立的
状态
辐射能量
定态
(2)能量量子化：电子在不同轨道对应不同的状态，原子在不同的状态中具有不同的______，因轨道是量子化的，所以原子的能量也是
___________，_________________实验充分说明了这一点．
(3)能级：把量子化的________称为能级，其中能量最低的状态叫做基态，其他的状态叫做
________．处于_______的原子最稳定．
能量
量子化的
弗兰克—赫兹
能量值
激发态
基态
3．跃迁条件
(1)跃迁：当电子由能量较高(较低)的定态轨道跳到能量较低(较高)的定态轨道的过程．
(2)电磁辐射：当电子在不同的定态轨道间跃迁时就会放出或吸收一定频率的______，光子的能量值为：hν＝____________ (其中h是普朗克常量，ν是光子的频率，Em是高能级能量，En是低能级能量)．
光子
Em－En
4．几个基本概念
(1)量子数：现代物理学认为原子的可能状态是___________，各状态的标号1,2,3,4，…，叫做________，一般用n表示．
(2)基态：原子能量______的状态．
(3)激发态：原子能量较______的状态(相对于基态)．
(4)电离：原子丢失________的过程．
量子化的
量子数
最低
高
电子
二、玻尔理论对氢光谱的解释
原子从较高的能态向低能态跃迁时，放出光子的能量等于前后两个能级之差，由于原子的能级是分立的，所以放出的光子的能量也是分立的，因此原子的发射光谱只有一些分立的亮线．
三、玻尔模型的局限性
1．玻尔理论的成功之处
玻尔理论第一次将______观念引入原子领域．
提出了定态和______的概念，成功解释了氢原子光谱的实验规律．
2．玻尔理论的局限性
过多地保留了经典理论，即保留经典粒子的观念，把电子的运动看做经典力学描述下的轨道运动．
量子
跃迁
3．电子云
原子中的电子没有确定的________值，我们只能描述电子在某个位置出现________的多少，把电子这种概率分布用疏密不同的点表示时，这种图像就像云雾一样分布在原子核周围，故称电子云．
坐标
概率
核心要点突破
一、玻尔氢原子理论
1．轨道量子化：围绕原子核运动的电子轨道半径不是连续的，而是分立的，这种轨道的不连续现象叫轨道量子化．电子的可能轨道半径rn＝n2r1，其中n叫量子数，对于氢原子r1＝0.53×10－10m.
2．定态及能量量子化：电子在不同的轨道绕核运动，对应着原子不同的状态，在这些状态中原子是稳定的．电子虽然绕核旋转，但并不向外辐射能量，这些状态叫定态．原子在不同的状态中具有不同的能量，因此原子的能量也是量子化的．
3．原子的跃迁：原子从一种定态(能量为Em)跃迁到另一定态(能量为En)时，它辐射或吸收一定频率的光子，从高能级向低能级跃迁辐射光子，反之吸收光子．光子的能量由这两个定态的能量差决定，即hν＝Em－En.可见，电子从一个轨道到另一个轨道，不是以螺旋线的形式改变半径大小的，而是从一个轨道上“跳跃”到另一个轨道上，玻尔将这种现象称为跃迁．
即时应用(即时突破，小试牛刀)
1．玻尔在他提出的原子模型中所做的假设有( )
A．原子处在具有一定能量的定态中，虽然电子做加速运动，但不向外辐射能量
B．原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道绕核运动相对应，而电子的可能轨道的分布是不连续的
C．电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时，辐射(或吸收)一定频率的光子
D．电子跃迁时辐射的光子的频率等于电子绕核做圆周运动的频率
解析：选ABC.A、B、C三项都是玻尔提出来的假设，其核心是原子定态概念的引入与能级跃迁学说的提出，也就是“量子化”概念，原子的不同能量状态与电子绕核运动的不同圆轨道相对应，是经典理论与量子化概念的结合．
二、氢原子的能级及能级图
1．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，则对应着的原子能量也不同，若使原子电离，外界必须对原子做功，使电子摆脱它与原子核之间库仑力的束缚，所以原子电离后的能量比原子其他状态的能量都高．我们把原子电离后的能量记为0，即选取电子离核无穷远处时氢原子的能量为零，则其他状态下的能量值均为负值．
2．能级图：氢原子的能级图如图18－4－1所示．
图18－4－1
即时应用(即时突破，小试牛刀)
2．(2011年江苏南京六中高二期末)如图18－4－2为氢原子的能级图，A、B、C分别表示原子在三种不同能级跃迁时放出的光子，其中( )
A．频率最大的是B
B．波长最长的是C
C．频率最大的是A
D．波长最长的是B
答案：AB
图18－4－2
2．由低能级向高能级跃迁
(1)原子吸收光子引起的跃迁
原子吸收光子后会从较低能级向高能级跃迁而被激发，光子的能量必须等于两能级的能量差，否则光子将不被吸收．但当处于n能级的电子电离时，只要光子的能量hν≥|En|就可被吸收，只不过入射光子的能量越大，产生的自由电子的动能越大．
(2)实物粒子和原子作用而使原子激发的情况
当实物粒子和原子相碰时，由于实物粒子的动能可全部或部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的动能大于或等于原子某两定态能量之差，就可使原子受激发而向较高能级跃迁．
3．能级跃迁时的能量变化
当轨道半径减小时，库仑引力做正功，原子的电势能减小，电子动能增大，原子能量减小．反之，轨道半径增大时，原子电势能增大，电子动能减小，原子能量增大．
即时应用(即时突破，小试牛刀)
3．(原创题)如图18－4－3画出了氢原子的四个能级，用下列几种能量的光子或电子作用于基态的氢原子，能使氢原子发生跃迁或电离的是( )
A．用11 eV的光子照射
B．用14 eV的光子照射
C．用11 eV的电子碰撞
D．用14 eV的电子碰撞
图18－4－3
解析：选BCD.氢原子中能级差没有为11 eV的，故11 eV的光子不能被氢原子吸收，又∵11 eV<13.6 eV，所以也不能使氢原子电离.14 eV的光子和电子都能使氢原子电离.11 eV的电子能使氢原子从n＝1跃迁到n＝2的能级，故选B、C、D.
课堂互动讲练
氢原子的能级跃迁
如图18－4－4所示为氢原子最低的四个能级，当氢原子在这些能级间跃迁时：
例1
图18－4－4
(1)有可能放出________种能量的光子．
(2)在哪两个能级间跃迁时，所放出光子波长最长？波长是多少？
【答案】 (1)6 (2)见精讲精析
变式训练1 如图18－4－5所示为氢原子的能级图．用光子能量为13.06 eV的光照射一群处于基态的氢原子，则可能观测到氢原子发射的不同波长的光有( )
A．15种 B．10种
C．4种 D．1种
图18－4－5
氢原子在基态时轨道半径r1＝0.53×10－10m，能量E1＝－13.6 eV.电子的质量m＝9.1×10－31kg，电荷量e＝1.6×10－19C.求氢原子处于基态时：
(1)电子的动能；
(2)原子的电势能．
玻尔原子结构假说与力学综合
例2
【思路点拨】 电子绕核转动的动能可根据库仑力充当向心力求出，电子在某轨道上的动能与电势能之和，为原子在该定态的能量En，即En＝Ekn＋Epn，由此可求得原子的电势能．
【答案】 (1)13.6 eV (2)－27.2 eV
【思维总结】 求解此类题目应注意把握两点：
(1)电子在某一轨道上绕核运动时，电子与原子核之间的库仑引力提供向心力．
(2)氢原子的能量En＝Ekn＋Epn.
变式训练2 氢原子的核外电子由一个轨道跃迁到另一轨道时，可能发生的情况有( )
A．放出光子，电子动能减少，原子势能增加，原子的能量增加
B．放出光子，电子动能增加，原子势能减少，原子的能量减少
C．吸收光子，电子动能减少，原子势能增加，原子的能量增加
D．吸收光子，电子动能增加，原子势能减少，原子的能量减少
解析：选BC.若电子从高能级向低能级跃迁，则放出光子，电子由离核较远的轨道到离核较近的轨道上运动，轨道半径减小，电场力做正功，动能增加，电势能减少，但由于放出光子，原子的能量减少；反之，从低能级向高能级跃迁， 吸收光子，电子到离核较远的轨道上运动，克服电场力做功，动能减少，电势能增加，原子的能量增加．故B、C正确，A、D错误．
知能优化训练
本部分内容讲解结束
点此进入课件目录
按ESC键退出全屏播放
谢谢使用
