湖北省咸宁市鄂南高级中学高二物理 优质预习全案 原子的核式结构模型与经典电磁理论的矛盾（A班）新人教版.doc

湖北省咸宁市鄂南高级中学高二物理 优质预习全案 原子的核式结构模型与经典电磁理论的矛盾（a班）新人教版玻尔的原子模型1玻尔的原子理论（1）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）（2）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 （h为普朗克恒量）（本假设针对线状谱提出）（3）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。（针对原子核式模型提出，是能级假设的补充）2.玻尔根据经典电磁理论和牛顿力学计算出氢原子的电子的各条可能轨道半径和电子在各条轨道上运动时的能量（包括动能和势能）公式：轨道半径： n=1，2，3r1代表第一条（离核最近的一条）可能轨道的半径 r1=0.5310-10 mn=2时，r2=2.1210-10 m ；n=3时，r3=4.7710-10m； 能量： n=1，2，3e1=-13.6ev ； e2=-3.4ev ； e3=-1.51ev式中r1、e1、分别代表第一条（即离核最近的）可能轨道的半径和电子在这条轨道上运动时的能量，rn、en 分别代表第n条可能轨道的半径和电子在第n条轨道上运动时的能量，n是正整数，叫量子数。3氢原子的能级图计算能量时取离核无限远处的电势能为零，电子带负电，在正电荷的场中为负值，电子的动能为电势能绝对值的一半，总能量为负值。氢原子的能级图如图所示。4玻尔理论对氢光谱的解释（1）基态和激发态基态：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。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。（2）原子发光：原子从基态向激发态跃迁的过程是吸收能量的过程。原子从较高的激发态向较低的激发态或基态跃迁的过程，是辐射能量的过程，这个能量以光子的形式辐射出去，吸收或辐射的能量恰等于发生跃迁的两能级之差。说明：从高能级向低能级跃迁时放出光子；从低能级向高能级跃迁时可能是吸收光子，也可能是由于碰撞（用加热的方法，使分子热运动加剧，分子间的相互碰撞可以传递能量）。原子从低能级向高能级跃迁时只能吸收一定频率的光子；而从某一能级到被电离可以吸收能量大于或等于电离能的任何频率的光子。（如在基态，可以吸收e 13.6ev的任何光子，所吸收的能量除用于电离外，都转化为电离出去的电子的动能）。5关于夫兰克赫兹实验：（1）实验原理：改进的夫兰克-赫兹管的基本结构如下图所示。电子由阴极k发出，阴极k和第一栅极g1之间的加速电压vg1k及与第二栅极g2之间的加速电压vg2k使电子加速。在板极a和第二栅极g2之间可设置减速电压vg2a。设汞原子的基态能量为e0，第一激发态的能量为e1，初速为零的电子在电位差为v的加速电场作用下，获得能量为ev，具有这种能量的电子与汞原子发生碰撞，当电子能量ev2，则另一个波长可能是 a12 b12 c d9、氦原子被电离一个核外电子，形成类氢结构的氦离子，已知基态的氦离子能量为e1=54. 4 ev,氦离子的能级示意图如图所示在具有下列能量的光子或者电子中，不能被基态氦离子吸收而发生跃迁的是（ ）a42.8 ev（光子） b43. 2 ev（电子）c41. 0 ev（电子） d54.4 ev（光子）10.若原子的某内层电子被电离形成空位，其他层的电子跃迁到该空位上时，会将多余的能量以电磁辐射的形式释放出来，此电磁辐射就是原子的特征x射线内层空位的产生有多种机制，其中的一种称为内转换，即原子中处于激发态的核跃迁回到基态时，将跃迁时释放的能量交给某一内层电子，使此内层电子电离而形成空位(被电离的电子称为内转换电子)的原子核从某一激发态回到基态时，可将能量交给内层电子(如k、l、m层电子k、l、m标记原子中最靠近核的三个电子层)使其电离实验测得从原子的k、l、m层电离出的电子的动能分别为ek=1.323mev、el=1.399mev、em=1.412mev则可能发射的特征x射线的能量