高考物理一轮复习 第13章 原子结构 原子核 第1讲 原子结构 氢原子光谱课件 新人教版选修35.pptVIP

第十三章原子结构原子核 选修3 5 本部分内容在高考当中要求较低 书写核反应方程 能区分核反应的种类并根据质能方程求解核能问题在高考中命题率较高 核式结构 玻尔理论 能级公式 原子跃迁条件在选择题部分出现的几率将会增加 题型主要是选择题 1 注重对基本概念 基本规律的理解 弄清它们的来龙去脉 只有这样才能记忆深刻 正确表达 2 紧扣课本 重点掌握原子的核式结构理论 能级跃迁规律 核反应方程 衰变 衰变等规律 对 等粒子的属性要有清晰的了解 第1讲原子结构氢原子光谱 知识梳理自测 1 电子的发现 英国物理学家汤姆孙在研究阴极射线时发现了 提出了原子的 枣糕模型 2 原子的核式结构 原子的核式结构 电子 观察上面两幅图 完成以下空格 1 1909 1911年 英国物理学家卢瑟福进行了 提出了核式结构模型 2 粒子散射实验的结果 绝大多数 粒子穿过金箔后 基本上 但有少数 粒子发生了大角度偏转 偏转的角度甚至 也就是说它们几乎被 撞了回来 3 原子的结构模型 在原子的中心有一个很小的核 叫原子核 原子的 都集中在原子核里 带负电的电子在 粒子散射实验 仍沿原来的方向前进 大于90 几乎全部质量和全部正电荷 核外空间运动 1 光谱 用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按波长展开 获得光的 频率 和强度分布的记录 即光谱 2 光谱分类 光谱 波长 特征谱线 1 玻尔的三条假设 1 定态 原子只能处于一系列 的能量状态中 在这些能量状态中原子是 的 电子虽然绕核运动 但并不向外辐射能量 2 跃迁 原子从一种定态跃迁到另一种定态时 它辐射或吸收一定频率的光子 光子的能量由这两个定态的能量差决定 即h h是普朗克常量 h 6 63 10 34j s 3 轨道 原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应 原子的定态是 因此电子的可能轨道也是 玻尔理论能级 不连续 稳定 em en 不连续的 不连续的 2 基态和激发态原子能量最低的状态叫 其他能量较高的状态叫 3 氢原子的能级和轨道半径 1 氢原子的能级公式 e0 n 1 2 3 其中e1为基态能量 其数值为e1 2 氢原子的半径公式 rn n 1 2 3 其中r1为基态半径 又称玻尔半径 其数值为r1 0 53 10 10m 基态 激发态 13 6ev n2r1 4 氢原子的能级图 思维辨析 1 粒子散射实验说明了原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上 2 氢原子由能量为en的定态向低能级跃迁时 氢原子辐射的光子能量为h en 3 玻尔的原子模型理论中 原子中的核外电子绕核做周期性运动一定向外辐射能量 4 氢原子光谱是线状的 不连续的 波长只能是分立的值 5 电子的发现证明了原子核是可再分的 6 炽热的固体 液体和高压气体发出的光形成连续光谱 7 巴耳末公式是巴耳末在研究氢光谱特征时发现的 8 分析物质发光的光谱 可以鉴别物质中含哪些元素 答案 1 2 氢原子向低能级跃迁时 辐射的光子能量为两能级之差 3 玻尔的原子模型理论中 原子中的核外电子绕核做周期性运动 但并不向外辐射能量 4 5 电子的发现证明了原子是可以再分的 6 7 8 abc c 解析 氢原子从能级m跃迁到能级n吸收光子 说明能级n的能量高于能级m的能量 氢原子从能级m跃迁到能级p放出光子 说明能级p的能量低于能级m的能量 因此 能级n的能量一定高于能级p的能量 氢原子从能级n跃迁到能级p要放出光子 频率为 1 2 ad a 放在a位置时 相同时间内观察到屏上的闪光次数最多b 放在b位置时 相同时间内观察到屏上的闪光次数只比a位置时稍少些c 放在c d位置时 屏上观察不到闪光d 放在d位置时 屏上仍能观察到一些闪光 但次数极少 解析 粒子散射实验的结果是 绝大多数 粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进 少数 粒子发生了较大偏转 极少数 粒子被反弹回来 因此 荧光屏和放大镜一起分别放在图中的a b c d四个位置时 在相同时间内观察到屏上的闪光次数分别为绝大多数 少数 少数 极少数 故a d正确 解析 吸收光谱的暗线是连续谱中某些波长的光被物质吸收后产生的 太阳光的吸收光谱应是太阳内部发出的强光经较低温度的太阳大气层时某些波长的光被太阳大气层的元素吸收而产生的 c 核心考点突破 1 探究阴极射线性质的方法 1 带电性质的判断方法 在阴极射线所经区域加上电场 通过打在荧光屏上的亮点的变化和电场的情况确定射线带电的性质 在阴极射线所经区域加一磁场 根据亮点位置的变化和左手定则确定射线带电的性质 原子核式结构 2 进行 粒子散射实验的注意事项 1 整个实验过程需在真空中进行 2 粒子是氦核 本身很小 所以金箔要很薄 粒子才能很容易穿过 3 实验中用的是金箔而不是铝箔 这是因为金的原子序数大 粒子与金核间的库仑力大 偏转明显 另外 金的延展性好 容易做成极薄的金箔 4 实验现象说明 原子内部绝大部分空间是空的 除非原子的几乎全部质量和所有正电荷都集中在原子中心的一个很小的核上 否则 粒子大角度散射现象是不可能发生的 1 说明阴极射线的电性 2 说明图中磁场的方向 3 根据l e b和 求出阴极射线的比荷 解析 1 由于阴极射线向上偏转 所以阴极射线受电场力的方向向上 又由于匀强电场的方向向下 即电场力的方向与电场方向相反 所以阴极射线带负电 2 由于所加磁场使阴极射线受到向下的洛伦兹力 而阴极射线带负电 则由左手定则可得磁场的方向垂直纸面向里 1 能级图中相关量意义的说明 氢原子能级及原子跃迁 2 对原子跃迁条件h em en的说明 1 原子跃迁条件h 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情况 2 当光子能量大于或等于13 6ev时 也可以被处于基态的氢原子吸收 使氢原子电离 当处于基态的氢原子吸收的光子能量大于13 6ev时 氢原子电离后 电子具有一定的初动能 3 原子还可吸收外来实物粒子 例如自由电子 的能量而被激发 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值 e em en 均可使原子发生能级跃迁 2 直接跃迁与间接跃迁原子从一种能量状态跃迁到另一种能量状态时 有时可能是直接跃迁 有时可能是间接跃迁 两种情况下辐射 或吸收 光子的能量是不同的 直接跃迁时辐射 或吸收 光子的能量等于间接跃迁时辐射 或吸收 的所有光子的能量和 d a 这群氢原子能辐射出三种不同频率的光 其中从n 3能级跃迁到n 2能级所发出的光波长最短b 这群氢原子在辐射光子的过程中电子绕核运动的动能减少 电势能增加c 能发生光电效应的光有三种d 金属钠表面所发出的光电子的最大初动能是9 60ev 解题探究 1 如何求出辐射的光谱线条数 2 分析能级图的特点 量子数越大 量子数越小 3 辐射出的光子的波长与光的频率有什么关系 4 如何求光电子的最大初动能 答案 1 可利用数学中的组合知识求得 3 成反比 4 用爱因斯坦光电效应方程ekmax h w0 对应的能级差越小 对应的能级差越大 类题演练1 a a 从n 4能级跃迁到n 3能级比从n 3能级跃迁到n 2能级辐射出电磁波的波长长b 从n 5能级跃迁到n 1能级比从n 5能级跃迁到n 4能级辐射出电磁波的速度大c 处于不同能级时 核外电子在各处出现的概率是一样的d 从高能级向低能级跃迁时 氢原子核一定向外放出能量 1 原子从低能级向高能级跃迁的能量情况 吸收一定能量的光子 当一个光子的能量满足h e末 e初时 才能被某一个原子吸收 使原子从低能级e初向高能级e末跃迁 而当光子能量h 大于或小于e末 e初时都不能被原子吸收 2 原子从高能级向低能级跃迁的能量情况 以光子的形式向外辐射能量 所辐射的光子能量恰等于发生跃迁时的两能级间的能量差 与能级有关的能量问题 从库仑力做功上判断 当轨道半径增大时 库仑引力做负功 故电子动能减小 反之 当轨道半径减小时 库仑引力做正功 故电子的动能增大 3 原子的电势能的变化规律 通过库仑力做功判断 当轨道半径增大时 库仑引力做负功 原