第十八章 原子结构 能级第十八章 原子结构 能级 (2).ppt

高考第一轮复习课件选修3 5 第十八章原子结构能级 考纲要求及命题趋势 中学所涉及的原子物理知识是大学 高能物理 的必备基础 尽管中学教材的要求较低 但历届高考命题均有涉及 今天复习的两个考点高考主要考查原子的核式结构和玻尔理论 其中对玻尔理论的考查常以氢原子为例 集中体现对定态假设 能级假设 跃迁假设的理解能力及推理能力 抽象思维能力的考查 因此这两个考点仍不失为今年高考命题的考查热点和难点 一 认识原子结构的历史 电子云 气体放电的研究 阴极射线 发现电子 1897年 汤姆生 卢瑟福模型 核式结构模型 玻尔模型 能级模型 汤姆生模型 枣糕模型 粒子散射实验 绝大多数 粒子仍然沿原方向前进少数 粒子发生较大的偏转 极少数 粒子偏角超过90 甚至达180 二 原子核式结构模型 二 原子核式结构模型 在原子的中心有一个很小的核 叫做原子核 原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里 带负电的电子在核外的空间运动 原子的核式结构模型 原子直径数量级10 10m原子核直径数量级10 15m 二 原子核式结构模型 1 原子核是由质子和中子组成 质子和中子统称为核子 三 原子核的组成 卢瑟福发现质子 预言原子核是由质子和中子组成 查德威克发现中子 3 同位素 2 核力 核子间相互作用的强相互作用力 是短程力 10 15m 二 原子核式结构模型 例2 卢瑟福的 粒子散射实验中 有少数 粒子发生大角度偏转 其原因是 a 原子中存在带负电的电子b 正电荷在原子中是均匀分布的c 原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上d 原子只能处在一系列不连续的能量状态中 c 例1 06上海物理卷 7 卢瑟福通过对a粒子散射实验结果的分析 提出 a 原子的核式结构模型 b 原子核内有中子存在 c 电子是原子的组成部分 d 原子核是由质子和中子组成的 a 二 原子核式结构模型 四 原子核式结构模型与经典电磁理论的矛盾 核外电子绕核运动 三 玻尔原子模型能级 定态假设 原子只能处于一系列不连续的能量状态中 这些状态称为定态 轨道假设 原子不同能量状态跟电子沿不同轨道绕核运动相对应 因定态不连续 所以电子可能轨道分布也是不连续的 跃迁假设 原子从一种定态跃迁到另一定态时 要辐射 或吸收 一定频率的光子 光子能量等于两定态的能量差 玻尔原子模型 rn n2r1r1 0 53 10 10m 三 玻尔原子模型能级 能级 1 原子各个定态对应的能量是不连续的 这些能量值叫做能级 2 基态和激发态 能量最低的状态 对应n 1 叫做基态 其它状态 对应n 2 3 4 叫做激发态 3 氢原子的能级图 三 玻尔原子模型能级 三 玻尔理论的成功与局限之处 四 原子光谱及应用 四 原子跃迁的几个问题 例 一群氢原子处于量子数为n的激发态时 可能辐射出的光谱线条数为 一个氢原子处于量子数n的激发态时 最多可能辐射出的光谱线条数为 1 原子跃迁时释放光子的频率种数问题 2 跃迁与电离的区别 光子和原子作用而使原子在定态之间跃迁时必须恰好满足 原子一旦电离 原子结构即被破坏 也就不再遵守有关原子结构理论 如基态氢原子的电离能为 只要能量的光子都能使基态氢原子的电离 只不过入射光的能量越大 产生的光电子的动能越大 例如15ev的电磁波照射处于基态的氢原子 则电子被电离且获得ev的动能 13 6ev 大于或等于13 6ev 1 4 四 原子跃迁的几个问题 3 实物粒子和原子的碰撞问题 由于实物粒子的动能可部分或全部被原子吸收 所以只要入射粒子的动能原子某两定态能之差 也可使原子受激发而向高能态跃迁 大于或等于 4 能量变化问题 例6 2002 北京 氢原子的能级是氢原子处于各个定态时的能量值 它包括氢原子系统的电势能和电子在轨道上运动的动能 氢原子的电子由外层轨道跃迁到内层轨道时 a 氢原子的能量减小 电子的动能增加b 氢原子的能量增加 电子的动能增加c 氢原子的能量减小 电子的动能减小d 氢原子的能量增加 电子的动能减小 四 原子跃迁的几个问题 例 原子从一个能级跃迁到一个较低的能级时 有可能不发射光子例如在某种条件下 铬原子的n 2能级上的电子跃迁到n 1能级上时并不发射光子 而是将相应的能量转交给n 4能级上的电子 使之能脱离原子 这一现象叫做俄歇效应 以这种方式脱离了原子的电子叫做俄歇电子 已知铬原子的能级公式可