2024年高中物理第十八章原子结构优化总结学案新人教版选修3_5.docVIP

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第十八章原子结构

本章优化总结

原子核式结构模型

卢瑟福核式结构模型是建立在α粒子散射试验基础上，其考查主要从以下两方面：

(1)α粒子散射试验的考查：主要是散射试验装置(包括仪器作用的简洁描述)、试验现象、现象分析和结论以及试验意义的考查．α粒子散射试验是物理学发展史上一个重要的试验，试验结果使人们对于物质结构的观念发生了根本性变更，从而否定了汤姆孙的原子结构的枣糕模型，卢瑟福核式结构模型建立的试验依据：绝大多数α粒子穿过金箔基本上不发生偏转；少数发生偏转；极少数发生大角度偏转．

(2)卢瑟福核式结构模型的考查：主要是核式结构内容的描述和理解，并且知道原子是由原子核和电子组成的．特殊是能从力的角度、功能关系角度分析求解有关圆轨迹或曲线运动的轨迹问题．

选项图所示为在α粒子散射试验中，一束α粒子在穿越金箔内一个金原子的轨迹示意图，正确的是()

[解析]A选项中2应当比1有较大偏转，3应当比4有较大偏转；B选项中2、3的偏转方向错误；C选项中3的偏转方向错误；在D选项中，2、4发生了明显偏转，3离核最近，发生大角度偏转，则只有D正确．

[答案]D

1.(2024·上海模拟)关于卢瑟福的α粒子散射试验，下列叙述中与得到的试验结果相符的是()

A．全部α粒子穿过金箔后偏转角度都很小

B．大多数α粒子发生较大角度的偏转

C．向各个方向运动的α粒子数目基本相等

D．极少数α粒子产生超过90°的大角度偏转

解析：选D．当α粒子穿过原子时，电子对α粒子影响很小，影响α粒子运动的主要是原子核，离核远则α粒子受到的库仑斥力很小，运动方向变更小．只有当α粒子与核非常接近时，才会受到很大库仑斥力，而原子核很小，所以α粒子接近它的机会就很少，所以只有极少数大角度的偏转，而绝大多数基本按直线方向前进，试验结果是：离金原子核远的α粒子偏转角度小，离金原子核近的α粒子偏转角度大，正对金原子核的α粒子被返回，故A、B、C错误，D正确．

玻尔理论与能级跃迁

1．氢原子的半径公式：rn＝n2r1(n＝1，2，3，…)，其中r1为基态半径，又称玻尔半径，r1＝0.53×10－10m.

2．氢原子的能级公式：氢原子的能级公式：En＝eq\f(1,n2)E1(n＝1，2，3，…)，其中E1为基态能量，E1＝－13.6eV.

3．氢原子的能级图，如图所示

(1)能级图中的横线表示氢原子可能的能量状态——定态．

(2)横线左端的数字“1，2，3，…”表示量子数，右端的数字“－13.6，－3.4，…”表示氢原子的能级．

(3)相邻横线间的距离，表示相邻的能级差，量子数越大，相邻的能级差越小．

(4)带箭头的竖线表示原子由较高能级向较低能级跃迁，原子跃迁条件为：hν＝Em－En.

已知氢原子基态的电子轨道为r1＝0.528×10－10m，量子数为n的能级值为En＝－eq\f(13.6,n2)eV.

(1)求电子在基态轨道上运动时的动能．

(2)有一群氢原子处于量子数n＝3的激发态，画出能级图，在图上用箭头标明这些氢原子能发出哪几条光谱线．

(3)计算这几条光谱线中波长最短的一条的波长．(其中静电力常量k＝9.0×109N·m2/C2，电子电荷量e＝1.6×10－19C，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，真空中光速c＝3.0×108m/s)

[思路点拨]解决此类问题的关键在于找出各物理量之间的关系，正确的运用动能公式及能级跃迁的公式．

[解析](1)设电子的质量为m，电子在基态轨道上的速率为v1，依据牛顿其次定律和库仑定律有meq\f(veq\o\al(2,1),r1)＝eq\f(ke2,req\o\al(2,1))

所以Ek＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)＝eq\f(ke2,2r1)＝eq\f(9.0×109×(1.6×10－19)2,2×0.528×10－10)J≈2.18×10－18J≈13.6eV.

(2)当氢原子从量子数n＝3的能级跃迁到较低能级时，可以得到3条光谱线．如图所示．

(3)与波长最短的一条光谱线对应的能级差为E3－E1.

λ＝eq\f(hc,E3－E1)＝eq\f(6.63×10－34×3×108,[－1.51－(－13.6)]×1.6×10－19)m≈1.03×10－7m.

[答案](1)13.6eV(2)见解析图(3)1.03×10－7m

eq\a\vs4\al()

原子跃迁条件hν＝Em－En只适用于光子和原子作用而使原子在各定态之间跃迁的状况．对于光子和原子作用而使原子电离时，只要入射光的能量E≥13.6eV，原子就能汲取．对于实物粒子与原子作用使原子激发时，粒子能量大于或等于能级差即可．

原子跃迁发出的光