课件27张PPT。第一节 敲开原子的大门目标导航预习导引目标导航预习导引二一一、阴极射线
1.阴极射线
科学家用真空度很高的真空管做放电实验时,发现真空管阴极发射出的一种射线,叫做阴极射线.
2.阴极射线的产生
阴极射线是一种带负电的粒子流.英国物理学家汤姆生使阴极射线在磁场和电场中产生偏转,来确定射线微粒的带电性质.
3.阴极射线的特点
(1)在真空中沿直线传播;
(2)碰到物体可使物体发出荧光.
目标导航预习导引二一预习交流1
怎样用实验的方法判断阴极射线的电性?
答案：为了研究阴极射线的带电性质,汤姆生设计了如图所示的装置.从阴极发出的阴极射线,经过与阳极相连的小孔,射到管壁上,产生荧光斑点;用磁铁使射线偏转,进入集电圆筒;用静电计检测的结果表明,收集到的是负电荷.目标导航二一预习导引二、电子的发现
1.汤姆生的探究方法及结论
汤姆生根据阴极射线在电场和磁场中的偏转判定,它的本质是带负电的粒子流,并求出了这种粒子的荷质比.
汤姆生用不同材料的阴极和不同的气体做实验,所得的荷质比都是相同的,是氢离子荷质比的近千倍.
汤姆生直接测量了阴极射线粒子的电荷量,得到这种粒子的电荷量大小与氢离子电荷基本相同.后来把组成阴极射线的粒子称为电子.目标导航二一预习导引?目标导航二一预习导引预习交流2
电子发现的意义是什么?
答案：(1)电子的发现,不仅是找到了一种比原子更小的微粒,更重要的是说明了原子也是有结构的,是可以再分的,电子是原子的组成部分.
(2)由于原子中含有带负电的电子,而由物质呈电中性,推想出原子中还有带正电的部分,这就进一步地提出了探索原子结构和建立原子模型的问题,由此揭开了原子物理研究的序幕,对20世纪原子物理学科的建立和发展起到极为关键的作用.迁移应用典题例解一二知识精要一、阴极射线
1.气体的导电特点
通常情况下,气体是不导电的,但在强电场中,气体能够被电离而导电.平时我们在空气中看到的放电火花,就是气体电离导电的结果.在研究气体放电时一般都用玻璃管中的稀薄气体.阴极射线管中气体足够稀薄时,阴极发出的某种射线射在管壁上而发出荧光.
2.辉光放电现象
在置有板状电极的玻璃管内充入低压气体或蒸气,当两极间电压较高(约1 000 V)时,稀薄气体中的残余正离子在电场中加速,有足够的动能轰击阴极,产生二次电子,经簇射过程产生更多的带电粒子,使气体导电.辉光放电的特征是电流较小(约几毫安),温度不高,故放电管内有特殊的亮区和暗区,呈现瑰丽的发光现象.思考探究迁移应用典题例解一二3.阴极射线
(1)产生:在研究气体导电的玻璃管内有阴、阳两极.当两极间加一电压时,阴极便发出一射线,这种射线为阴极射线.
(2)特点:能使荧光物质发光.
4.对阴极射线的两种认识
对于阴极射线的本质,科学家做出大量的科学研究,主要形成了两种观点.
(1)电磁波说:代表人物,赫兹.认为这种射线的本质是一种电磁辐射.
(2)粒子说:代表人物,汤姆生.认为这种射线的本质是一种带电微粒.知识精要思考探究知识精要迁移应用一二思考探究典题例解在演示实验的仪器中,制成阳极的金属环能否换成金属片?
答案：不能.阴极射线是由阴极发出的某种射线,这种射线通过阳极后撞击到玻璃壁上,而产生淡淡的荧光.若将阳极换成金属片,阴极射线就无法通过阳极到达玻璃管上了,此时也就观察不到在玻璃管上的荧光了.知识精要迁移应用一二典题例解思考探究【例1】 关于阴极射线的本质,下列说法正确的是 ( )
A.阴极射线的本质是氢原子
B.阴极射线的本质是电磁波
C.阴极射线的本质是电子流
D.阴极射线的本质是X射线
解析：阴极射线是原子受激发放射出的电子流,关于阴极射线是电磁波,还是X射线都是在研究阴极射线过程中的一些假设,是错误的.
答案：C迁移应用典题例解一二知识精要思考探究(多选)关于空气导电性能,下列说法正确的是( )
A.空气导电,因为空气分子中有的带正电,有的带负电,在强电场作用下向相反方向运动的结果
B.空气能够导电,是因为空气分子在射线或强电场作用下电离的结果
C.空气密度越大,导电性能越好
D.空气越稀薄,越容易发出辉光
答案：BD
解析：空气是由多种气体组成的混合气体,在正常情况下,气体分子不带电(显中性),是较好的绝缘体.但在射线、受热及强电场作用下,空气分子被电离,才具有导电性能,且空气密度较大时,电离的自由电荷很容易与其他空气分子碰撞,正、负电荷重新复合,难以形成稳定的放电电流,因而电离后的自由电荷在稀薄气体环境中导电性能更好,B、D正确.迁移应用典题例解知识精要思考探究二一二、电子的发现
1.汤姆生实验装置
实验装置如图所示,从高压电场的阴极发出的阴极射线,穿过C1C2后沿直线打在荧光屏上.2.实验原理
判断阴极射线电性的方法:
①粒子在电场中运动,如图甲所示.带电粒子在电场中运动,受电场力作用运动方向会发生改变(粒子质量忽略不计).带电粒子在不受其他力作用时,若沿电场线方向偏转,则粒子带正电;若逆着电场线方向偏转,则粒子带负电.迁移应用典题例解知识精要思考探究二一②粒子在磁场中运动,如图乙所示,粒子将受到洛伦兹力F=qvB的作用,速度方向始终与洛伦兹力方向垂直,利用左手定则即可判断粒子的电性.不考虑其他力的作用,如果粒子按图示方向进入磁场,且做顺时针的圆周运动,则粒子带正电;若做逆时针的圆周运动,则粒子带负电.迁移应用典题例解知识精要思考探究二一?知识精要迁移应用思考探究典题例解二一如何测定射线粒子的荷质比?
?知识精要迁移应用思考探究典题例解二一?知识精要迁移应用典题例解思考探究二一【例2】 如图,汤姆生用来测定电子荷质比的装置.当极板P和P'间不加偏转电压时,电子束打在荧光屏的中心O点处,形成一个亮点;加上偏转电压U后,亮点偏离到O'点,O'点到O点的竖直距离为d,水平距离可忽略不计;此时在P与P'之间的区域里再加上一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场,调节磁感应强度,当其大小为B时,亮点重新回到O点.已知极板水平方向长度为l1,极板间距为b,极板右端到荧光屏的距离为l2.知识精要迁移应用典题例解思考探究二一(1)求加上磁场和电场后打在荧光屏O点的电子速度的大小;
(2)推导出电子荷质比的表达式.
?迁移应用典题例解知识精要思考探究二一??迁移应用典题例解知识精要思考探究二一(多选)英国物理学家汤姆生通过对阴极射线的实验研究发现 ( )
A.阴极射线在电场中偏向正极板一侧
B.阴极射线在磁场中受力情况跟正电荷受力情况相同
C.不同材料所产生的阴极射线的荷质比不同
D.汤姆生并未得出阴极射线粒子的电荷量
答案:AD
解析:阴极射线实质上就是高速电子流,所以在电场中偏向正极板一侧,A正确.由于电子带负电,所以其受力情况与正电荷不同,B错误.不同材料所产生的阴极射线都是电子流,所以它们的荷质比是相同的,C错误.在汤姆生实验证实阴极射线就是带负电的电子流时并未得出电子的电荷量,最早测量电子电荷量的是美国科学家密立根,D正确.知识链接案例探究 类题试解1.密立根实验的原理
(1)如图所示,两块平行放置的水平金属板A、B与电源相连接,使A板带正电,B板带负电.从喷雾器嘴喷出的小油滴经上面的金属板中间的小孔,落到两板之间的匀强电场E中.?知识链接案例探究 类题试解2.密立根实验更重要的发现
电荷量是量子化的,即任何电荷的电荷量只能是元电荷e的整数倍,并求得了元电荷即电子所带的电荷量e.案例探究知识链接 类题试解如图,在A板上方用喷雾器将细油滴喷出,若干油滴从板上的一个小孔中落下,喷出的油滴因摩擦而带负电.已知A、B板间电压为U、间距为d时,油滴恰好静止.撤去电场后油滴徐徐下落,最后测出油滴以速度v匀速运动,已知空气阻力正比于速度f=kv,则油滴所带的电荷量q= .某次实验得q的测量值见下表(单位:10-19C):分析这些数据可知: .案例探究知识链接 类题试解解析:mg-Eq=0,mg-kv=0,解得 .油滴带的电荷量是1.6×10-19C的整数倍,故电荷的最小电荷量为1.6×10-19C.
答案: 油滴带的电荷量是1.6×10-19C的整数倍,故电荷的最小电荷量为1.6×10-19C 类题试解 案例探究知识链接 类题试解 案例探究知识链接??课件19张PPT。第二节 原子的结构目标导航预习导引目标导航预习导引二一一、α粒子散射实验
1.实验方法:用α放射源放射的α粒子束轰击金箔,利用荧光屏接收,探测通过金箔后的α粒子分布情况.
2.实验结果:绝大多数α粒子穿过金箔后,仍沿原来的方向前进,但少数α粒子发生了较大的偏转,并且有极少数α粒子的偏转超过了90°,有的甚至几乎达到180°.目标导航预习导引二一如何用原子的核式结构模型对α粒子散射实验结果进行解释?
答案:(1)当α粒子穿过原子时,如果离核较远,受到原子核的斥力很小,α粒子就像穿过“一片空地”一样,无遮无挡,运动方向改变很小,因为原子核很小,所以绝大多数α粒子不发生偏转.
(2)只有当α粒子十分接近原子核穿过时,才受到很大的库仑力,偏转角才很大,而这种机会很少.
(3)如果α粒子正对着原子核射来,偏转角几乎达到180°,这种机会极少,如图所示.目标导航二一预习导引二、原子的核式结构的提出
1.汤姆生的原子结构模型——葡萄干布丁模型.
2.原子的核式结构的提出
(1)卢瑟福的原子核式结构模型
原子的中心有一个带正电的原子核,它几乎集中了原子的全部质量,而电子则在核外空间绕核旋转.
(2)核式结构模型能够解释α粒子散射实验.
3.原子核的大小
原子核的半径约为10-15~10-14 m,原子半径大约是10-10 m.?一一、α粒子散射实验
1.装置:放射源、金箔、荧光屏等,如图所示.2.现象:(1)绝大多数的α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进.
(2)少数α粒子发生较大的偏转.
(3)极少数α粒子偏转角度超过90°,有的几乎达到180°.
3.实验的注意事项:
(1)整个实验过程在真空中进行.
(2)α粒子是氦原子核,体积很小,金箔需要做得很薄,α粒子才能穿过.迁移应用典题例解知识精要思考探究二 一知识精要迁移应用思考探究典题例解在α粒子散射实验中为什么选用金箔?
答案:(1)金的延展性好,容易做成很薄很薄,实验用的金箔厚度大约是10-7 m;(2)金原子带的正电荷多,与α粒子间的库仑力大;(3)金原子质量大约是α粒子质量的50倍,因而惯性大,α粒子的运动状态容易改变,金原子的运动状态不容易改变.二 一知识精要迁移应用典题例解思考探究 【例1】 (2015安徽理综)图示是α粒子(氦原子核)被重金属原子核散射的运动轨迹,M、N、P、Q是轨迹上的四点,在散射过程中可以认为重金属原子核静止不动.图中所标出的α粒子在各点处的加速度方向正确的是( )A.M点 B.N点 C.P点 D.Q点解析:α粒子在某点时的加速度方向,应沿该点和重金属原子核所在位置的连线,且指向轨迹的内侧,选项C正确.
答案:C二 迁移应用 典题例解知识精要思考探究一二 (多选)在α粒子散射实验中,我们并没有考虑α粒子跟电子碰撞,这是因为( )
A.电子体积非常小,以至于α粒子碰不到它
B.α粒子跟电子碰撞时,损失的能量很小,可以忽略
C.α粒子跟各个电子碰撞的效果相互抵消
D.电子在核外均匀分布,所以α粒子受电子作用的合外力为零
答案:BD
解析:α粒子与电子相碰就如同飞行的子弹与灰尘相碰,α粒子几乎不损失能量,且电子在核外均匀分布,对α粒子的库仑引力的合力几乎为零,不会改变α粒子的运动轨迹.迁移应用典题例解知识精要一二 二、原子的核式结构模型
1.原子的核式结构与原子的枣糕模型的根本区别2.原子核的尺度
α粒子散射的实验数据,可以估计原子核的半径数量级为10-15 m,不同元素原子核的半径略有不同.原子半径约为10-10 m,原子核半径只相当于原子半径的十万分之一.可见,原子很小,原子核更小.迁移应用典题例解知识精要一3.原子的核式结构模型对α粒子散射实验的解释
按卢瑟福的原子结构模型(核式结构),当α粒子穿过原子时,如果离核较远,受到原子核的斥力很小,α粒子就像穿过“一片空地”一样,无遮无挡,运动方向改变极少,由于原子核很小,这种机会就很多,所以绝大多数α粒子不发生偏转;只有当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;如果α粒子几乎正对着原子核射来,偏转角就几乎达到180°,这种机会极少.如图所示.二 知识精要迁移应用典题例解一?思路分析:α粒子与原子核间的作用力主要是库仑力,故由动能定理可知,当速度为零时,α粒子距核最近.?二 一迁移应用 典题例解知识精要卢瑟福通过α粒子散射实验,判断出原子的中心有一个很小的核,并由此提出了原子的核式结构模型.如图所示的平面示意图中,①、③两条线表示某两个α粒子运动的轨迹,则沿轨迹②射向原子核的α粒子经过原子核后可能的运动轨迹为( )A.轨迹a B.轨迹b C.轨迹c D.轨迹d
答案:A
解析:轨迹c无偏转显然错误;偏转后轨迹应为曲线,轨迹b错误;α粒子受原子核的斥力作用,轨迹d偏转方向错误,因此只有A正确.二 知识链接案例探究 类题试解1.解题依据和方法一
解答与本节知识有关的试题,必须以三个实验的现象和从三个实验中发现的事实为基础,应明确以下几点:
(1)汤姆生发现了电子,说明原子是可分的,电子是原子的组成部分.
(2)卢瑟福“α粒子散射实验”现象说明:原子中绝大部分是空的,原子的绝大部分质量和全部正电荷都集中在一个很小的核上.
(3)卢瑟福用α粒子轰击原子核实验,发现了质子.
2.解题依据和方法二
根据原子的核式结构,结合前面所掌握的动能、电势能、库仑定律及能量守恒定律等知识,是综合分析解决有α粒子靠近原子核过程中,有关功、能的变化,加速度、速度的变化所必备的基础知识和应掌握的方法.知识链接案例探究 类题试解3.解题依据和方法三
明确原子核中核电荷数、质子数、核外电子数以及元素的原子序数四种数的数值相等,以及原子的质量数与核子数相等,并等于质子数与中子数的和.它是分析解决实际问题的依据.案例探究 类题试解(多选)如图,α粒子散射实验中α粒子穿过某一金原子核附近时的示意图,A、B、C三点分别位于两个等势面上,则以上说法正确的是( )
A.α粒子在A处的速度比在B处的速度小
B.α粒子在B处的速度最大
C.α粒子在A、C处的速度大小相等
D.α粒子在B处的速度比在C处的速度小
知识链接案例探究 知识链接 类题试解解析:由能量守恒定律可知,对于A、B、C三点,A、C位于原子核形成的同一等势面上,电势能相同,故动能也相同,则A、C两点速率相同,故C正确;由A到B,α粒子克服库仑力做功,动能减小,电势能增大,故B点速度最小,D正确,A、B错误.
答案:CD 类题试解 案例探究 知识链接如图,α粒子散射实验装置的示意图,荧光屏和显微镜在图中的A、B、C、D四个位置时,关于观察到的现象,下述说法不正确的是( )A.相同时间内放在A位置时观察到屏上的闪光次数最多
B.相同时间内放在B位置时观察到屏上的闪光次数比放在A位置时少得多
C.放在C、D位置时屏上观察不到闪光
D.放在D位置时屏上仍能观察到一些闪光,但次数极少 类题试解 案例探究 知识链接解析:根据α粒子散射实验的现象,绝大多数α粒子穿过金箔后,基本上沿原方向前进,因此在A位置观察到的闪光次数最多,故A正确;少数α粒子发生大角度偏转,因此从A到D观察到的闪光次数会逐渐减少,因此B、D正确,C错误.
答案:C课件22张PPT。第三节 氢原子光谱目标导航预习导引目标导航预习导引二一?三目标导航预习导引二一巴耳末公式反映了氢原子谱线的分立特征,这说明了什么?
答案:谱线的分立特征反映原子内部电子运动的量子化特征,对于研究更复杂的原子结构具有指导意义.三目标导航二一预习导引?三目标导航一预习导引三二三、原子光谱
1.原子光谱的特点
(1)原子光谱的谱线是一些分立的亮线,是不连续的.
(2)每种原子都有自己的特定的原子光谱,不同的原子,其原子光谱均不同.
2.原子光谱的用途
通过光谱分析,鉴别不同的原子、确定物体的化学组成并发现新元素.目标导航一预习导引三二在太阳光下,如果我们用一个玻璃棱镜放在水平面上,在棱镜的背面会看到彩色的光带,你知道这种现象是如何产生的吗?
答案:这是一种光的色散现象.白光为复色光,是由七种颜色的光复合而成,复色光分解为单色光的现象叫做光的色散,形成的彩色光带称为光谱.迁移应用典题例解一二知识精要思考探究一、光谱与光谱分析
1.光谱分类
物质的光谱按其产生方式不同可分为两大类:发射光谱和吸收光谱.
(1)发射光谱:物体直接发出的光通过分光后产生的光谱,它可分为连续谱和明线谱(线状谱).
①连续谱:由连续分布的一切波长的光(一切单色光)组成的光谱.
产生条件: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线状谱:只含有一些不连续的亮线的光谱.
产生条件:它是由处于游离状态的原子发射的,因此也叫做原子光谱,稀薄气体或金属的蒸气的发射光谱是线状谱.迁移应用典题例解一二知识精要思考探究 (2)吸收光谱:高温物体发出的白光通过温度较低的物质时,某些波长的光被该物质吸收后产生的光谱.
光谱特点:在连续谱的背景上由若干条暗线组成.例如:太阳光谱就是太阳内部发出的强光经温度较低的太阳大气层时产生的吸收光谱.
2.原子的特征谱线
(1)每种原子都有一定特征的线状谱.不同原子产生的线状谱是不同的,但同种原子产生的线状谱是相同的.
某种物质的原子可从其线状谱加以鉴别,因此称原子的线状谱的谱线为这种元素原子的特征谱线.迁移应用典题例解一二知识精要思考探究 (2)各种原子的吸收光谱中的每一条暗线都跟该原子的明线谱中的一条明线相对应.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原子的特征谱线.
3.光谱分析
(1)定义:由于每种原子都有自己的特征谱线,因此可以根据光谱来鉴别物质和确定它的化学组成,这种方法叫做光谱分析.
(2)优点:非常灵敏而且迅速.若某种元素在物质中的含量达10-10 g,可以从光谱中发现它的特征谱线并将其查出来.
(3)应用:检查物体的纯度;鉴别和发现元素;天文学上光谱的红移表明恒星的远离等.典题例解知识精要迁移应用一二思考探究知识精要迁移应用一二典题例解思考探究【例1】 (多选)关于光谱,下列说法正确的是( )
A.炽热的液体发射连续谱
B.发射光谱一定是连续谱
C.线状谱和吸收光谱都可以对物质成分进行分析
D.霓虹灯发光形成的光谱是线状谱
解析:炽热的液体发射的光谱为连续谱,所以选项A正确.发射光谱可以是连续谱也可以是线状谱,所以选项B错误.线状谱和吸收光谱都对应某种元素的光谱,都可以对物质成分进行分析,所以选项C正确.霓虹灯发光形成的光谱是线状谱,所以选项D正确.
答案:ACD迁移应用典题例解一二知识精要思考探究(多选)有关原子光谱,下列说法正确的是( )
A.原子光谱间接地反映了原子结构特征
B.氢原子光谱跟氧原子光谱是不同的
C.太阳光谱是连续谱
D.鉴别物质的成分可以采用光谱分析
答案:ABD
解析:不同的原子发出的谱线不相同,每一种原子都有自己的特征谱线,利用光谱分析可以用来确定元素,所以原子光谱可以间接反映原子结构的特征,A、B、D三项正确;太阳光谱是不连续的,故C项不正确.迁移应用典题例解知识精要思考探究二一二、氢原子光谱
1.氢原子的光谱
从氢气放电管可以获得氢原子光谱,如图所示.2.氢原子光谱的特点
在氢原子光谱图中的可见光区内,由右向左,相邻谱线间的距离越来越小,表现出明显的规律性.巴耳末对氢原子光谱的谱线进行研究得到了下面的公式,该公式称为巴耳末公式:迁移应用典题例解知识精要思考探究二一?知识精要迁移应用思考探究典题例解二一随着原子核式结构模型的建立与氢原子光谱规律的研究,经典理论出现了哪些困难?
答案:(1)在核式结构模型中,电子绕原子核做圆周运动,电子具有加速度.根据经典电磁理论,电子加速运动时,要向外辐射电磁波,要辐射能量.这样,能量就会不断减少,轨道半径会越来越小,最终电子会坠入原子核中,原子将不复存在.
(2)根据经典电磁理论,电子辐射电磁波的频率,就是它绕核转动的频率,电子越转能量越小,它离原子核就越来越近,转得也就越来越快,这个变化是连续的,也就是说,我们应该看到原子辐射各种频率的光,即原子的光谱应该总是连续的,而实际我们得到的氢原子光谱是分立的线状谱.知识精要迁移应用典题例解思考探究二一【例2】 在可见光范围内,氢原子发光的波长长的一条谱线所对应的波长各是多少?频率各是多少?
?知识精要迁移应用典题例解思考探究二一?迁移应用典题例解知识精要思考探究二一对于巴耳末公式,下列说法正确的是( )
A.所有氢原子光谱的波长都与巴耳末公式相对应
B.巴耳末公式只确定了氢原子发光的可见光部分的光的波长
C.巴耳末公式确定了氢原子发光的一个线系的波长,其中既有可见光,又有紫外光
D.巴耳末公式确定了各种原子发光中的光的波长
答案:C
解析:巴耳末公式只确定了氢原子发光中一个线系的波长,不能描述氢原子发出的各种波长,也不能描述其他原子的发光,A、D错误;巴耳末公式是由当时已知的可见光中的部分谱线总结出来的,但它适用于整个巴耳末线系,该线系包括可见光和紫外光,B错误,C正确.知识链接案例探究 类题试解1.解决有关光谱和光谱分析的问题,应从深入理解光谱的成因入手,正确理解不同谱线的特点
连续谱是由炽热的固体、液体和高压气体直接发光形成的,例如:白炽灯、炽热的铁水.线状谱是由稀薄气体或金属蒸气所发射的光谱,例如:光谱管、霓虹灯、烧钠盐形成的钠气发光.线状谱主要是由游离状态的原子发射的,所以也叫原子光谱.
2.线状谱中每条光谱线对应着一种频率,不同物质的线状谱不同,因此通过测定线状谱可以鉴别物质
学习光谱时,易对发射光谱、吸收光谱区别不清,造成错误.避免混淆的关键是正确理解光谱的形成原因.发射光谱是物体直接发出的光通过分光后产生的光谱,吸收光谱是高温物体发出的光通过低温物质时,某些波长的光被该物质吸收后而形成的,它的特点是在连续光谱的背景上呈现暗线.太阳光谱是典型的吸收光谱.案例探究知识链接 类题试解太阳的连续光谱中有许多暗线,它们对应着某些元素的特征谱线,产生这些暗线的原因是( )
A.太阳表面大气层中缺少相应的元素
B.太阳内部缺少相应的元素
C.太阳表面大气层中存在着相应的元素
D.太阳内部存在着相应的元素
解析:吸收光谱的暗线是连续光谱中某些波长的光被物质吸收后产生的.太阳光的吸收光谱应是太阳内部发出的强光经较低温度的太阳大气层时某些波长的光被太阳大气层的相应的元素吸收而产生的.
答案:C 类题试解 案例探究知识链接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.各种原子的线状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
答案:A
解析:据连续光谱的产生知A正确;由于吸收光谱中的暗线和线状谱中的明线相对应,但通常吸收光谱中看到的暗线要比线状谱中的明线少,所以B不对;气体发光,若为高压气体则产生连续谱,若为稀薄气体则产生明线光谱,所以C不对;甲物质发出的白光通过乙物质的蒸气形成了乙物质的吸收光谱,所以D不对,应选A.课件29张PPT。第四节 原子的能级结构目标导航预习导引目标导航预习导引二一一、能级结构猜想
1.能级:原子内部不连续的能量.
2.跃迁:原子从一个能级变化到另一个能级的过程.
3.跃迁公式:hν=Em-En.
Em、En分别为原子跃迁前后的能级,ν为原子辐射或吸收的光谱的频率.答案:能级结构的猜想是针对线状谱提出的.目标导航二一预习导引?目标导航二一预习导引(2)原子辐射光子的能量等于两能级间的能量差.
(3)因能级的不连续性,致使能级间的跃迁产生不连续的谱线.
(4)从不同的高能级跃迁到某一特定能级就形成一个线系.如:n≥3的能级跃迁到n=2的能级形成巴耳末系;n≥4的能级跃迁到n=3的能级形成帕邢系等.荧光物质在紫外线照射下能够发出可见光,应如何解释这种现象呢?
答案:紫外线光子能量较大,荧光物质的原子吸收紫外线后,跃迁到了较高的能级,在向低能级跃迁时,可能先跃迁到比基态稍高能级,发出光子,再跃迁到基态,又发出光子,发出光子的能量低于紫外线光子能量,属于可见光.迁移应用典题例解一二知识精要思考探究一、玻尔原子理论的基本假设
1.第一条假设——能级(定态)假设
原子只能处于一系列不连续的能量状态中,在这些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.这些状态叫定态.(本假设是针对原子稳定性提出的)
(1)基态:在正常状态下,原子处于最低能级,这时电子在离核最近的轨道上运动,这种定态叫基态.
(2)激发态:原子处于较高能级时,电子在离核较远的轨道上运动,这种定态叫激发态.除基态以外的定态都叫激发态.迁移应用典题例解一二知识精要思考探究2.第二条假设——轨道量子化假设原子的不同能量状态跟电子沿不同的圆形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的分布也是不连续的,如图所示.轨道半径rn=n2r1(n=1,2,3…),式中r1代表第一条(即离核最近的)可能轨道的半径,rn代表第n条可能轨道的半径.
例如:氢原子的电子绕核运动时,其最小半径是0.53×10-10 m,不可再小,电子还可能在半径是2.12×10-10 m、4.77×10-10 m等的轨道上运行,但轨道半径不可能是介于这些数值中间的某个值.
迁移应用典题例解一二知识精要思考探究3.第三条假设——跃迁假设
原子从一种定态(设能量为En)跃迁到另一种定态(设能量为Em)时,它辐射(或吸收)一定频率的光子,光子的能量由这两种定态的能量差决定,即hν=Em-En,这个式子称为频率条件公式,也叫辐射条件公式,h为普郎克常量,ν为光子的频率.知识精要迁移应用一二思考探究典题例解何为跃迁?跃迁遵循的规律是什么?
答案: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,光子的能量由这两种定态的能量差决定,即高能级
Em 低能级En.可见,电子如果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.玻尔将这种现象叫做电子的跃迁.知识精要迁移应用一二典题例解思考探究【例1】 (多选)关于玻尔理论,以下论断中正确的是 ( )
A.原子的不同定态对应于电子沿不同的圆形轨道绕核运动
B.当原子处于激发态时,原子向外辐射能量
C.只有当原子处于基态时,原子才不向外辐射能量
D.不论当原子处于何种定态时,原子都不向外辐射能量
解析:据玻尔理论第三条假设知A正确;根据玻尔理论第一、二条假设知不论原子处于何种定态,原子都不向外辐射能量,原子只有从一个定态跃迁到另一个定态时,才辐射或吸收能量,所以B、C错误,D正确.
答案:AD迁移应用典题例解一二知识精要思考探究(多选)玻尔在他提出的原子模型中所作的假设有 ( )
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
答案:ABC
解析:选项中前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不同的轨道相对应,是经典理论与量子化概念的结合.迁移应用典题例解知识精要思考探究二一二、玻尔理论对氢光谱的解释
1.能级的定义
在玻尔模型中,原子的可能状态是不连续的,因此各状态对应的能量也是不连续的.这些能量值叫做能级.
2.基态和激发态
各状态的标号1、2、3…叫做量子数,通常用n表示.能量最低的状态叫做基态,其他状态叫做激发态,基态的能量用E1表示,各激发态的能量分别用E2、E3…表示.迁移应用典题例解知识精要思考探究二一?迁移应用典题例解知识精要思考探究二一4.氢原子的能级图
氢原子的能级图如图所示.?迁移应用典题例解知识精要思考探究二一?知识精要迁移应用思考探究典题例解二一氢原子从高能级向低能级跃迁时,是不是能级越高,释放的光子能量越大?
答案:不一定.氢原子从高能级向低能级跃迁时,所释放的光子能量一定等于能级差,氢原子所处的能级高,跃迁时能级差不一定大,释放的光子能量不一定大.知识精要迁移应用典题例解思考探究二一【例2】 氢原子的能级如图所示,已知可见光的光子能量范围为1.62~3.11 eV,下列说法错误的是( )
A.处于n=3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线,并发生电离
B.大量氢原子从高能级向n=3能级跃迁时,发出的光具有显著的热效应
C.大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时,可能发出6种不同频率的光
D.大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时,可能发出3种不同频率的可见光知识精要迁移应用典题例解思考探究二一?迁移应用典题例解知识精要思考探究二一氢原子从能级m跃迁到能级n时辐射红光的频率为ν1,从能级n跃迁到能级k时吸收紫光的频率为ν2,已知普朗克常量为h,若氢原子从能级k跃迁到能级m,则( )
A.吸收光子的能量为hν1+hν2
B.辐射光子的能量为hν1+hν2
C.吸收光子的能量为hν2-hν1
D.辐射光子的能量为hν2-hν1
答案:D
解析:氢原子从能级m跃迁到能级n时,辐射红光,则hν1=Em-En;从能级n跃迁到能级k时,吸收紫光,则hν2=Ek-En.因为红光的频率ν1小于紫光的频率ν2,即hν1原子若是吸收光子的能量而被激发,则光子的能量必须等于两能级的能量差,否则不被吸收.不存在激发到n=2时能量有余,而激发到n=3时能量不足,则可激发到n=2的问题.
原子还可吸收外来实物粒子(例如自由电子)的能量而被激发,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能量大于或等于两能级的能量差值(E=Em-En),均可使原子发生能级跃迁.
思悟升华 类题试解 知识链接案例探究? 思悟升华 类题试解 知识链接案例探究? 思悟升华 类题试解幻灯片 28 知识链接案例探究②根据跃迁的原理,分别画出处于激发态的氢原子向低能态跃迁时最多可能的跃迁示意图.
③再根据跃迁能量公式hν=Em-En分别算出几种频率的光子.
4.直接跃迁与间接跃迁
原子从一种能量状态跃迁到另一种能量状态时,有时可能是直接跃迁,有时可能是间接跃迁.两种情况的辐射(或吸收)光子的频率可能不同. 思悟升华 类题试解知识链接案例探究5.跃迁与电离
原子跃迁时,不管是吸收还是辐射光子,其光子的能量都必须等于这两个能级的能量差.若想把处于某一定态上的原子的电子电离出去,就需要给原子一定的能量.如基态氢原子电离(即上升n=∞),其电离能为13.6 eV,只要能量等于或大于13.6 eV的光子都能被基态氢原子吸收而电离,只不过入射光子的能量越大,原子电离后产生的电子具有的动能越大. 思悟升华 类题试解 (2014山东理综)(多选)氢原子能级如图,当氢原子从n=3跃迁到n=2的能级时,辐射光的波长为656 nm.以下判断正确的是( )
A.氢原子从n=2跃迁到n=1的能级时,辐射光的波长大于656 nm
B.用波长为325 nm的光照射,可使氢原子从n=1跃迁到n=2的能级
案例探究知识链接 思悟升华 类题试解案例探究知识链接 思悟升华C.一群处于n=3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线
D.用波长为633 nm的光照射,不能使氢原子从n=2跃迁到n=3的能级? 类题试解 思悟升华 案例探究知识链接 类题试解1.原子能级跃迁时,处于激发态的原子可能经过一次跃迁回到基态;也可能由较高能级的激发态先跃迁到较低能级的激发态,最后回到基态.一个原子由较高能级回到基态,到底发生了几次跃迁,是不确定的.
2.物质中含有大量的原子,各个原子的跃迁方式也是不统一的.有的原子可能经过一次跃迁就回到基态,而有的原子可能经过几次跃迁才回到基态. 类题试解 案例探究知识链接 思悟升华 有一群氢原子处于量子数n=3的激发态,能级图如下.(1)有可能放出几种能量的光子?
(2)在哪两个能级间跃迁时,发出的光子的波长最长?波长是多少?
类题试解 案例探究知识链接 思悟升华 (1)有可能放出几种能量的光子?
(2)在哪两个能级间跃迁时,发出的光子的波长最长?波长是多少?
?
