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第十四章 动量和原子物理 【知识建构】 第三节 原子结构 考情分析 考试大纲 考纲解读 1.氢原子光谱 Ⅰ 2.氢原子的能级结构、能级公式 Ⅰ 原子的核式结构、玻尔理论、能级公式、原子跃迁条件这部分内容在选做部分出现的几率将会提高，既可能单独出现，也可能与选修3-5中的其他内容联合命题. 二、考点知识梳理 （一）、原子的核式结构模型 1、汤姆生的“枣糕”模型 （1）1897年汤姆生发现了______，使人们认识到原子有复杂结构，揭开了研究原子的序幕． (2)“枣糕”模型：原子是一个球体，正电荷均匀分布在整个球内，电子像枣糕里的枣子一样镶嵌在原子里． 2、卢瑟福的核式结构模型 （1）α粒子散射实验的结果：α粒子通过金箔时，________不发生偏转，仍沿原来的方向前进，_______发生较大的偏转，________偏转角超过900，有的甚至被_______，偏转角几乎达到______． （2）核式结构模型：在原子的中心有一个______，叫做________，原子的__________和几乎_________都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间里_________．原子核所带的单位正电荷数_______核外的电子数，所以整个原子是呈_______的．电子绕着核旋转所需的向心力就是_________________． （3）从α粒子散射实验的数据估算出原子核大小的数量级为___________ m，原子大小的数量级为__________ m。 （4）a粒子散射的简单解释。 ①由于电子质量远远小于粒子的质量（电子质量约为粒子质量的１／7300），即使粒子碰到电子，其运动方向也不会发生明显偏转，就象一颗飞行的子弹碰到尘埃一样，所以电子不可能使α粒子发生大角度散射。而只能是因为原子中除电子外的带正电的物质的作用而引起的； ②使粒子发生大角度散射的只能是原子中带正电的部分，按照汤姆生的原子模型，正电荷在原子内是均均分布的，粒子穿过原子时，它受到两侧正电荷的斥力有相当大一部分互相抵消，因而也不可能使粒子发生大角度偏转，更不可能把粒子反向弹回，这与粒子散射实验的结果相矛盾，从而否定了汤姆生的原子模型。 ③实验现象中，粒子绝大多数不发生偏转，少数发生较大偏转，极少数偏转超过，个别甚至被弹回，都说明了原子中绝大部分是空的，带正电的物质只能集中在一个很少的体积内（原子核）。 其次，原子中除电子外的带正电的物质不应是均匀分布的（否则对所有的粒子来说散射情况应该是一样的），而“绝大多数”“少数”和“极少数”粒子的行为的差异，充分地说明这部分带正电的物质只能高度地集中在在一个很小的区域内；再次，从这三部分行为不同的粒子数量的差别的统计，不难理解卢瑟福为什么能估算出这个区域的直径约为10-14m。 玻尔原子模型 原子核式结构与经典电磁理论的矛盾：原子结构是否稳定和原子光谱是否为包含一切频率的连续光谱。玻尔的原子理论——三条假设 （1）“定态假设”：原子只能处于一系列的能量状态中，在这些状态中，电子虽做变速运动，但向外辐射电磁波，这样的相对稳定的状态称为。 定态假设实际上只是给经典的电磁理论限制了适用范围：原子中电子绕核转动处于定态时不受该理论的制约。 （2）“跃迁假设”：电子绕核转动处于定态时电磁波，但电子在两个不同定态间发生跃迁时，却要（吸收）电磁波（光子），其频率由两个定态的能量差值决定。 跃迁假设对发光（吸光）从微观（原子等级）上给出了解释。 （3）“轨道量子化假设”： 原子的不同能量状态跟电子沿不同半径绕核运动相对应。轨道半径也是的。 、氢原子能级及氢光谱 （1）氢原子能级 氢原子的能级：原子叫做原子的能级。氢原子的能级公式为，对应的轨道半径关系式为：，其中n叫量子数，只能取正整数。n =1的状态称为基态，氢原子基态的能量值。量子数n越大，动能越小，势能越大，总能量越大。 ①能级公式：；该能量包括电子绕核运动的动能和电子与原子核组成的系统的电势能。 ②半径公式：（2）氢光谱 在氢光谱中，n=2，3，4，5，……向n=1跃迁发光形成赖曼线系；n=3，4，5，6向n=2跃进迁发光形成马尔末线系；n=4，5，6，7……向n=3跃迁发光形成帕邢线系；n=5，6，7，8……向n=4跃迁发光形成布喇开线系，其中只有马尔末线的前4条谱线落在可见光区域内。 、光子的吸收与发射 原子从一种（能量为），跃迁到另一种（能量为），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级差决定：即。若，则光子；若，则光子。 能级跃迁： 使原子发生跃迁时，入射的若是光子，光子的能量必须恰好两定态能级差；若入射的是电子，电子的能量须或两个定态的