【优化方案】高考物理总复习 第二章第二节 原子结构　氢原子光谱课件 新人教版选修35.ppt

第二节原子结构氢原子光谱 一 原子结构1 电子的发现 1897年 英国物理学家 发现了电子 明确电子是原子的组成部分 揭开了研究原子结构的序幕 汤姆孙 2 原子的核式结构 1 1909 1911年 英国物理学家 进行了 粒子散射实验 提出了核式结构模型 2 粒子散射实验 卢瑟福 实验装置 如图2 2 1所示 图2 2 1 实验结果 粒子穿过金箔后 绝大多数沿 前进 少数发生 偏转 极少数偏转角度大于90 甚至被弹回 直线 大角度 3 核式结构模型 原子中心有一个很小的核 叫做原子核 原子的全部 和几乎全部 都集中在原子核里 带负电的 在核外空间绕核旋转 正电荷 质量 电子 二 氢原子光谱与玻尔理论1 光谱的分类 3 玻尔理论 1 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 原子的定态是不连续的 因此电子的可能轨道也是 的 不连续 2 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 不连续 稳定 3 跃迁 原子从一种定态跃迁到另一种定态时 它 或 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 6 626 10 34j s 辐射 吸收 em en 2 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 氢原子的能级图 如图2 2 2 图2 2 2 一 对氢原子跃迁的理解1 原子从低能级向高能级跃迁 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 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 3 当光子能量大于或等于13 6ev时 也可以被氢原子吸收 使氢原子电离 当氢原子吸收的光子能量大于13 6ev 氢原子电离后 电子具有一定的初动能 4 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地被原子吸收 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 特别提醒 原子在各能级间跃迁时 所吸收的光子的能量只能等于两能级间的能级差 原子电离时所吸收的光子的能量满足 e e en 即时应用1 氢原子的能级如图2 2 3所示 已知可见光的光子能量范围约为1 62ev 3 11ev 下列说法错误的是 图2 2 3 a 处于n 3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线 并发生电离b 大量氢原子从高能级向n 3能级跃迁时 发出的光具有显著的热效应 c 大量处于n 4能级的氢原子向低能级跃迁时 可能发出6种不同频率的光d 大量处于n 4能级的氢原子向低能级跃迁时 可能发出3种不同频率的光 从高能级跃迁到n 3能级释放能量最多为1 51ev 1 62ev 此光为红外线具有显著热效应 故b项不选 故选d 3 电势能 通过库仑力做功判断电势能的增减 当轨道半径减小时 库仑力做正功 电势能减小 反之 轨道半径增大时 电势能增加 即时应用2 2011 高考江苏卷 按照玻尔原子理论 氢原子中的电子离原子核越远 氢原子的能量 选填 越大 或 越小 已知氢原子的基态能量为e1 e1 0 电子质量为m 基态氢原子中的电子吸收一频率为 的光子被电离后 电子速度大小为 普朗克常量为h 1 卢瑟福和他的助手做 粒子轰击金箔实验 获得了重要发现 关于 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 2 2011 高考上海卷 卢瑟福利用 粒子轰击金箔的实验研究原子结构 正确反映实验结果的示意图是 图2 2 4 解析 1 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 2 粒子散射的原因是原子核对其有库仑斥力的作用 离核越近 斥力越大 偏转越明显 当正好击中原子核时 由于 粒子质量较小而反弹 答案 1 c 2 d 1 氢原子的部分能级如图2 2 5所示 已知可见光的光子能量在1 62ev到3 11ev之间 由此可推知 氢原子 图2 2 5 a 从高能级向n 1能级跃迁时发出的光的波长比可见光的短b 从高能级向n 2能级跃迁时发出的光均为可见光c 从高能级向n 3能级跃迁时发出的光的频率比可见光的高d 从n 3能级向n 2能级跃迁时发出的光为可见光 2 2010 高考山东卷 大量氢原子处于不同能量激发态 发生跃迁时放出三种不同能量的光子 其能量值分别是 1 89ev 10 2ev 12 09ev 跃迁发生前这些原子分布在 个激发态能级上 其中最高能级的能量值是 ev 基态能量为 13 6ev 即1 89ev e 3 40ev 可见有一部分光处于紫外线区域 b错误 从高能级向n 3的能级跃迁时 光子能量最高值为e e3 1 51ev 比可见光光子能量小 c错误 从n 3能级向n 2能级跃迁时 光子能量e e3 e2 1 89ev d正确 2 由于大量氢原子在处于不同能量激发态 发生跃迁时放出三种不同能量的光子 可知氢原子处于最高能级是n 3 跃迁发生前这些原子分布在2个激发态能级上 其中最高能级的能量值是e3 1 51ev 答案 1 ad 2 2 1 51 2010 高考海南卷 1 能量为ei的光子照射基态氢原子 刚好可使该原子中的电子成为自由电子 这一能量ei称为氢的电离能 现用一频率为 的光子从基态氢原子中击出了一电子 该电子在远离核以后速度的大小为 用光子频率 电子质量m 氢原子的电离能ei和普朗克常量h表示 2 氢原子在基态时轨道半径r1