高中创新设计物理粤教版选修35课件第三章原子结构之谜章末整合提升

章末整合提升章末整合提升 一、对一、对粒子散射实验及核式结构模型的理解粒子散射实验及核式结构模型的理解 1粒子散射实验结果粒子散射实验结果 粒子穿过金箔后，绝大多数粒子仍沿原来的方向前进，但有少数粒子发生了大角度偏转，极少数偏转的角度甚至大于90，也就是说它们几乎被，也就是说它们几乎被“撞了回来撞了回来”2 核式结构学说核式结构学说 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【例【例1】(多选多选)关于于粒子散射实验现象的分析，下列说法正确粒子散射实验现象的分析，下列说法正确的是的是 ()A绝大多数绝大多数粒子沿原方向运动，说明正电荷在原子内均匀粒子沿原方向运动，说明正电荷在原子内均匀分布，是分布，是粒子受力平衡的结果粒子受力平衡的结果 B绝大多数绝大多数粒子沿原方向运动，说明这些粒子沿原方向运动，说明这些粒子未受到明显粒子未受到明显 的力的作用，说明原子是的力的作用，说明原子是“中空中空”的的 C极少数极少数粒子发生大角度偏转，说明原子内质量和电荷量粒子发生大角度偏转，说明原子内质量和电荷量比比粒子大得多的粒子在原子内分布空间很小粒子大得多的粒子在原子内分布空间很小 D极少数极少数粒子发生大角度偏转，说明原子内的电子对粒子发生大角度偏转，说明原子内的电子对粒粒子的吸引力很大子的吸引力很大 答案答案 BC 解析解析 在在粒子散射实验中，绝大多数粒子散射实验中，绝大多数粒子沿原方向运动，粒子沿原方向运动，说明说明粒子未受到原子核明显的力的作用，也说明原子核相粒子未受到原子核明显的力的作用，也说明原子核相对原子来讲很小，原子内大部分空间是空的，故对原子来讲很小，原子内大部分空间是空的，故A错，错，B对；对；极少数发生大角度偏转，说明受到金原子核明显的力的作用极少数发生大角度偏转，说明受到金原子核明显的力的作用 的空间在原子内很小，的空间在原子内很小，粒子偏转，而金原子核未动，说明粒子偏转，而金原子核未动，说明金原子核的质量和电荷量远大于金原子核的质量和电荷量远大于粒子的质量和电荷量，电粒子的质量和电荷量，电子的质量远小于子的质量远小于粒子，粒子，粒子打在电子上，粒子打在电子上，粒子不会有明粒子不会有明显偏转，故显偏转，故C对，对，D错错 二、对玻尔原子结构的理解二、对玻尔原子结构的理解 1氢原子的能级氢原子的能级 对对氢原子而言，核外的一个电子绕核远行时，若半径不同，则氢原子而言，核外的一个电子绕核远行时，若半径不同，则对应的原子能量也不同对应的原子能量也不同 E1原子各能级的关系为原子各能级的关系为En2(n1,2,3)n对于氢原子而言，基态能级：对于氢原子而言，基态能级：E113.6 eV 2氢原子的能级图氢原子的能级图 氢原子的能级图如图原子的能级图如图1所示所示 图图1【例【例2】图2为氢原子最低的四个能级氢原子在这些能级为氢原子最低的四个能级氢原子在这些能级之间跃迁，所辐射的光子频率最多有几种？其中最小频率之间跃迁，所辐射的光子频率最多有几种？其中最小频率等于多少？等于多少？图图2 答案答案 6 1.610 Hz 解析解析 根据谱线种数公式，频率种数最多为根据谱线种数公式，频率种数最多为 n?n1?4?41?N6.22从能级从能级E4跃迁到跃迁到E3，辐射的光子能量最小，频率最低，且为，辐射的光子能量最小，频率最低，且为minE4E30.85?1.51?1.610h346.63101.610 Hz.141914 Hz 针对训练针对训练1 氢原子的核外电子从距核较近的轨道跃迁到距核较原子的核外电子从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道的过程中远的轨道的过程中()A原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能增大原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能增大 B原子要放出光子，电子的动能减小，原子的电势能减小原子要放出光子，电子的动能减小，原子的电势能减小 C原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能减小原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能减小 D原子要吸收光子，电子的动能减小，原子的电势能增大原子要吸收光子，电子的动能减小，原子的电势能增大 答案答案 D 解析解析 根据玻尔理论，氢原子核外电子在离核较远的轨道上运动能根据玻尔理论，氢原子核外电子在离核较远的轨道上运动能量较大，必须吸收一定能量的光子后，电子才能从离核较近的轨道量较大，必须吸收一定能量的光子后，电子才能从离核较近的轨道跃迁到离核较远的轨道，跃迁到离核较远的轨道，故故B错；错；氢原子核外电子绕核做圆周运动，氢原子核外电子绕核做圆周运动，由原子核对电子的库仑力提供向心力，由原子核对电子的库仑力提供向心力，ve即：即：k2mr，r12e12又又Ek m v 则则k m v，22 r22222ke即即Ek.由此式可知：由此式可知：电子离核越远，电子离核越远，r越大时，越大时，电子的动能越小，电子的动能越小，2 r故故A、C错；错；r变大时，库仑力对核外电子做负功，因此电势能增变大时，库仑力对核外电子做负功，因此电势能增大，则大，则D正确正确 三、原子的能级跃迁与电离三、原子的能级跃迁与电离 1能级跃迁的两种方式能级跃迁的两种方式 (1)辐射和吸收光子发生跃迁，可表示如下：辐射和吸收光子发生跃迁，可表示如下：放出光子放出光子hEmEn高能级高能级Em低能级低能级En 吸收光子吸收光子hEmEn(2)吸收外来实物粒子吸收外来实物粒子(例如自由电子例如自由电子)的能量而发生跃迁的能量而发生跃迁 由于实物粒子的动能可全部或部分被原子吸收，所以只要入射由于实物粒子的动能可全部或部分被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大于或等于两能级的能量差粒子的能量大于或等于两能级的能量差(EEmEn，mn)，均，均可使原子发生能级跃迁可使原子发生能级跃迁 2电离的两种方式电离的两种方式 (1)吸收光子能量发生电离当光子能量大于或等于收光子能量发生电离当光子能量大于或等于13.6 eV时，可以被处于基态的氢原子吸收，使氢原子电离；时，可以被处于基态的氢原子吸收，使氢原子电离；当光子能量大于当光子能量大于13.6 eV时，氢原子电离后，电子具有一时，氢原子电离后，电子具有一定的初动能定的初动能 (2)与实物粒子撞击发生电离由于实物粒子的动能可全与实物粒子撞击发生电离由于实物粒子的动能可全部或部分被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大于或等部或部分被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大于或等于氢原子所处的能级的能量，均可使原子发生电离于氢原子所处的能级的能量，均可使原子发生电离【例【例3】将氢原子电离，就是从外部给电子能量，使其从氢原子电离，就是从外部给电子能量，使其从基态或激发态脱离原子核的束缚而成为自由电子基态或激发态脱离原子核的束缚而成为自由电子 (1)若要使若要使n2激发态的氢原子电离，至少要用多大频率激发态的氢原子电离，至少要用多大频率的电磁波照射该氢原子？的电磁波照射该氢原子？(2)若用波长为若用波长为200 nm的紫外线照射氢原子，则电子飞到的紫外线照射氢原子，则电子飞到离核无穷远处时的速度多大？离核无穷远处时的速度多大？(电子电荷量电子电荷量e1.61019 C，普普朗朗克克常常量量h6.631034 Js，电电子子质质量量me9.11031 kg)答案答案 (1)8.211014 Hz (2)9.95105 m/s 13.6解析解析 (1)n2时，时，E22 eV3.4 eV 2所谓电离，就是使处于基态或激发态的原子的核外电子跃迁到所谓电离，就是使处于基态或激发态的原子的核外电子跃迁到n的轨道，的轨道，n时，时，E0.所以，要使处于所以，要使处于n2激发态的原子电离，电离能为激发态的原子电离，电离能为 EEE23.4 eV E3.41.61014h Hz8.2110 Hz 346.631019(2)波长为波长为200 nm的紫外线一个光子所具有的能量的紫外线一个光子所具有的能量 E0h6.63103431019 J 9 J9.9451020010198电离能电离能 E3.41.610 J5.441019 J 12由能量守恒由能量守恒h E m v 2代入数值解得代入数值解得v9.9510 m/s 5针对训练针对训练2 一个氢原子处于基态，用光子能量为个氢原子处于基态，用光子能量为15 eV的电的电磁波去照射该原子，问能否使氢原子电离？若能使之电离，磁波去照射该原子，问能否使氢原子电离？若能使之电离，则电子被电离后所具有的动能是多大？则电子被电离后所具有的动能是多大？答案答案 能 1.4 eV 解析解析 氢原子从基态氢原子从基态n1处被完全电离至少吸收处被完全电离至少吸收13.6 eV的的能量所以能量所以15 eV的光子能使之电离，由能量守恒可知，的光子能使之电离，由能量守恒可知，完全电离后还剩余动能完全电离后还剩余动能Ek15 eV13.6 eV1.4 eV.