原子结构氢原子光谱理解玻尔理论对氢原子光谱的解释.ppt

第二讲　原子结构　氢原子光谱 1．理解玻尔理论对氢原子光谱的解释，掌握氢原子的轨道半径公式和能级公式并能灵活运用． 2．能用氢原子能级图求解原子的能级跃迁问题． 3．了解原子的核式结构，知道α粒子散射实验及物理意义． 一、原子的核式结构 在原子中有一个很小的核，叫 ，它集中了原子的全部 和几乎全部的 ，带负电的电子在核外空间绕核高速旋转．原子核半径的数量级为 . 二、氢原子光谱 1．光谱：用光栅或棱镜可以把光按波长展开，获得光的 成分和 分布的记录，即光谱． 2．光谱分类：有些光谱是一条条的 ，这样的光谱叫做线状谱．有的光谱是连在一起的 ，这样的光谱叫做连续谱． 能否利用白炽灯的光谱来检测灯丝的组成部分？ 提示：不能．白炽灯的光谱是连续谱，不是原子的特征谱线，因而无法检测出灯丝的成分． 三、玻尔理论、能级 1．玻尔原子模型 (1)轨道假设：原子中的电子在库仑引力的作用下，绕原子核做圆周运动，电子绕核运动的可能轨道是 的． (2)定态假设：电子在不同的轨道上运动时，原子处于不同的状态，因而具有不同的能量，即原子的能量是 的．这些具有确定能量的稳定状态称为定态，在各个定态中，原子是 的，不向外辐射能量． (3)跃迁假设：原子从一个能量状态向另一个能量状态跃迁时要 或 一定频率的光子，光子的能量等于两个状态的 ，即hν＝ . 2．能级：在玻尔理论中，原子各个可能状态的 ． 3．基态和激发态：原子能量 的状态叫基态，其他能量(相对于基态)较高的状态叫激发态． 4．量子数：现代物理学认为原子的可能状态是不连续的，各状态可用正整数1,2,3，…表示，叫做量子数，一般用n表示． 一、α粒子的散射实验与核式结构模型 1．原子的核式结构模型 (1)卢瑟福的α粒子散射实验装置(如图所示)． 主要由α粒子源、金箔、荧光屏、放大镜和转动圆盘几部分组成，荧光屏和放大镜能够围绕金箔在一个圆周上转动，从而可以观察到穿过金箔后偏转角度不同的α粒子． (2)α粒子散射实验现象：绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，少数α粒子穿过金箔后发生了大角度偏转，极少数α粒子甚至被反弹回来． (3)由α粒子散射实验的数据估算出原子核半径的数量级为10－15 m，而原子半径的数量级为10－10 m. 2．三个原子模型的对比 卢瑟福和他的助手做α粒子轰击金箔实验，获得了重要发现： (1)关于α粒子散射实验的结果，下列说法正确的是 A．证明了质子的存在 B．证明了原子核是由质子和中子组成的 C．证明了原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核里 D．说明了原子中的电子只能在某些轨道上运动 【思维点拨】解答本题应注意以下两点： (1)根据α粒子散射实验结果和玻尔理论综合分析． (2)α粒子接近原子核的过程中，动能与电势能相互转化． 【自主解答】(1)α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中子，所以C对，A、B错．玻尔发现了电子轨道量子化，D错． 答案：(1)C　(2)2.7×10－14 m 【误区警示】在该题中，不能将d＝2.7×10－14 m，认为是金原子核的半径，因α粒子没有接触原子核，只能是估算出原子核大小的数量级为10－14 m. 1．关于α粒子散射实验，下列说法正确的是(　　) A．在实验中观察到的现象是绝大多数α粒子穿过金箔后，仍沿原来方向前进，少数发生了较大偏转，极少数偏转超过90°，有的甚至接近180°被弹回 B．使α粒子发生明显偏转的力是来自带负电的核外电子；当α粒子接近电子时，是电子的吸引力使之发生明显偏转 C．实验表明：原子中心有一个极小的核，它占有原子体积的极小部分 D．实验表明：原子中心的核带有原子的全部正电荷及全部质量 解析：题中选项A是对该实验现象的正确描述，故选项A正确；选项B中，使α粒子发生偏转的力是原子核对它的静电排斥力，而不是电子对它的吸引力，故选项B错误；选项C是对实验结论之一的正确分析，故选项C正确；原子核集中了全部正电荷和几乎全部的质量，因为核外还有电子，故选项D错误． 答案：AC 友情提示：(1)某定态时，核外电子的动能Ek总是等于该定态总能量的绝对值，原子系统的电势能Ep总是等于该定态总能量值的两倍．(2)电子动能Ek＝ke2/(2r)随轨道半径r的减小而增大，随r的增大而减小(与v也直接相关)；系统电势能Ep＝－ke2/r随轨道半径r的增大而增大，随r的减小而减小；原子的总能量E＝－ke2/(2r)也随轨道半径r的增大而增大，随r的减小而减小．