高三物理一轮精品课件 14.3原子结构、氢原子光谱课件 新人教版.ppt

第3节原子结构 氢原子光谱 一 原子的核式结构1 电子的发现1897年 英国物理学家汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子 2 原子的核式结构 1 粒子散射实验的结果绝大多数 粒子穿过金箔后 基本上仍沿原来的方向前进 但少数 粒子发生了大角度偏转 极少数 粒子甚至被撞了回来 如图所示 2 卢瑟福的原子核式结构模型在原子的中心有一个很小的核 叫原子核 原子的所有正电荷和几乎所有质量都集中在原子核里 带负电的电子在核外绕核旋转 3 原子核的尺度 原子核直径的数量级为10 15m 原子直径的数量级约为10 10m 4 原子核的组成 原子核是由质子和中子组成的 原子核的电荷数等于核内的质子数 二 氢原子光谱与玻尔理论1 光谱的分类 1 巴耳末系是氢原子在可见光区的一组谱线 在红外光区和紫外光区也有类似的谱线系 2 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 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 原子就能吸收光子的能量 对于实物粒子与原子作用使原子激发时 实物粒子的能量大于或等于能级差即可 2 能级图中相关量意义的说明 原子核式结构模型的理解及应用 思路点拨 解答本题应注意以下两点 1 根据 粒子散射实验结果和玻尔理论综合分析 2 粒子接近原子核的过程中 动能与电势能相互转化 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 从能量转化角度看 当 粒子靠近原子核运动时 粒子的动能转化为电势能 达到最近距离时 动能全部转化为电势能 答案 1 c 2 2 7 10 14m 能级跃迁与光谱线问题 例2 1 氢原子的部分能级如图所示 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 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年高考山东卷 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 思路点拨 1 解答本题可按下列思路分析 2 解答本题可按下列思路分析 解析 1 从高能级向n 1能级跃迁时光子能量e e2 e1 10 2ev a正确 从高能级向n 2的能级跃迁时发出的光子能量e3 e2 e e2 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的能能跃迁时 光子能量最高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第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 与能级有关的能量问题 例3 在研究原子物理时 科学家经常借用宏观模型进行模拟 在玻尔原子模型中 完全可用卫星绕行星运动来模拟研究电子绕原子核的运动 当然这时的向心力不是粒子间的万有引力 可忽略不计 而是粒子间的静电力 设氢原子中 电子和原子核的带电荷量大小都是e 1 60 10 19c 电子在第1 2可能轨道运行时 其运动半径分别为r1 0 53 10 10m r2 4r1 据此求 1 电子分别在第一 二可能轨道运行时的动能 以ev为单位 2 当电子从第一可能轨道跃迁到第二可能轨道时 原子还需吸收10 2ev的光子 那么电子的电势能增加了多少 静电力常量k 9 0 109n m2 c2 思路点拨 解答本题时应注意以下两点 1 电子绕