【新步步高】2015-2016學年高二物理人教版選修3-5學案：第十八章-原子結構5頁5頁

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1、章末整合 一、對α粒子散射實驗及核式結構模型的理解 1．α粒子散射實驗結果：α粒子穿過金箔后，絕大多數α粒子仍沿原來的方向前進，但有少數α粒子發(fā)生了大角度偏轉，偏轉的角度甚至大于90，也就是說它們幾乎被“撞了回來”． 2．核式結構學說：在原子的中心有一個很小的原子核，原子的全部正電荷和幾乎全部質量都集中在原子核內，電子繞核運轉． 例1　關于α粒子散射實驗現象的分析，下列說法正確的是(　　) A．絕大多數α粒子沿原方向運動，說明正電荷在原子內均勻分布，是α粒子受力平衡的結果 B．絕大多數α粒子沿原方向運動，說明這些α粒子未受到明顯的力的作用，說明原子是“中空”的 C

2、．極少數α粒子發(fā)生大角度偏轉，說明原子內質量和電荷量比α粒子大得多的粒子在原子內分布空間很小 D．極少數α粒子發(fā)生大角度偏轉，說明原子內的電子對α粒子的吸引力很大 答案　BC 解析　在α粒子散射實驗中，絕大多數α粒子沿原方向運動，說明α粒子未受到原子核明顯的力的作用，也說明原子核相對原子來講很小，原子內大部分空間是空的，故A錯，B對；極少數發(fā)生大角度偏轉，說明受到金原子核明顯的力的作用的空間在原子內很小，α粒子偏轉，而金原子核未動，說明金原子核的質量和電荷量遠大于α粒子的質量和電荷量，電子的質量遠小于α粒子，α粒子打在電子上，α粒子不會有明顯偏轉，故C對，D錯． 二、對玻爾原子結構理解

3、 1．氫原子的能級 對氫原子而言，核外的一個電子繞核運行時，若半徑不同，則對應的原子能量也不同． 原子各能級的關系為En＝ (n＝1，2，3…) 對于氫原子而言，基態(tài)能級：E1＝－13.6 eV 2．氫原子的能級圖 氫原子的能級圖如圖1所示． 圖1 例2　已知氫原子基態(tài)的電子軌道半徑為r1＝0.52810－10 m，量子數為n的能級值為En＝ eV. (1)求電子在基態(tài)軌道上運動的動能； (2)有一群氫原子處于量子數n＝3的激發(fā)態(tài)，畫一張能級圖，在圖上用箭頭標明這些氫原子能發(fā)出的光譜線； (3)計算這幾種光譜線中最短的波長． (靜電力常量k＝9109 Nm2/C2

4、，電子電荷量e＝1.610－19 C，普朗克常量h＝6.6310－34 Js，真空中光速c＝3.0108 m/s) 答案　見解析 解析　(1)核外電子繞核做勻速圓周運動，庫侖引力提供向心力，則＝，又知Ek＝mv2， 故電子在基態(tài)軌道上運動的動能為： Ek＝ ＝ J ＝2.1810－18 J＝13.6 eV. (2)當n＝1時，能級值為E1＝ eV＝－13.6 eV. 當n＝2時，能級值為E2＝ eV＝－3.4 eV. 當n＝3時，能級值為E3＝ eV＝－1.51 eV. 能發(fā)出的光譜線分別為3→2，2→1，3→1共3種，能級圖如圖所示． (3)由E3向E1躍遷時發(fā)出的

5、光子頻率最大，波長最短． hν＝E3－E1，又知ν＝，則有 λ＝＝ m＝1.0310－7 m. 針對訓練1　按照玻爾理論，下列關于氫原子的論述正確的是(　　) A．第m個定態(tài)和第n個定態(tài)的軌道半徑rm和rn之比為：rm∶rn＝m2∶n2 B．第m個定態(tài)和第n個定態(tài)的能量Em和En之比為：Em∶En＝n2∶m2 C．電子沿某一軌道繞核運動，若其圓周運動的頻率是ν，則其發(fā)光頻率也是ν D．若氫原子處于能量為E的定態(tài)，則其發(fā)光頻率為ν＝ 答案　AB 解析　由氫原子核外電子軌道半徑公式：rn＝n2r1，軌道半徑與量子數的平方成正比，所以rm∶rn＝m2∶n2，A選項正確．氫原子的能量

6、公式：En＝E1可見氫原子的能量與量子數的平方成反比，所以Em∶En＝n2∶m2，B選項正確．根據玻爾的原子理論，只有核外電子發(fā)生能級躍遷時，才能發(fā)射某一頻率的光，所以C、D選項不正確． 三、原子的能級躍遷與電離 1．能級躍遷包括輻射躍遷和吸收躍遷，可表示如下： 高能級Em低能級En 2．當光子能量大于或等于13.6 eV時，也可以被處于基態(tài)的氫原子吸收，使氫原子電離；當處于基態(tài)的氫原子吸收的光子能量大于13.6 eV時，氫原子電離后，電子具有一定的初動能． 3．原子還可吸收外來實物粒子(例如自由電子)的能量而被激發(fā)．由于實物粒子的動能可全部或部分被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大

7、于或等于兩能級的能量差值(E＝Em－En)，均可使原子發(fā)生能級躍遷． 例3　將氫原子電離，就是從外部給電子能量，使其從基態(tài)或激發(fā)態(tài)脫離原子核的束縛而成為自由電子． (1)若要使n＝2激發(fā)態(tài)的氫原子電離，至少要用多大頻率的電磁波照射該氫原子？ (2)若用波長為200 nm的紫外線照射氫原子，則電子飛到離核無窮遠處時的速度多大？(電子電荷量e＝1.610－19 C，普朗克常量h＝6.6310－34 Js，電子質量me＝9.110－31 kg) 答案　(1)8.211014 Hz　(2)9.95105 m/s 解析　(1)n＝2時，E2＝－ eV＝－3.4 eV 所謂電離，就是使處于基態(tài)

8、或激發(fā)態(tài)的原子的核外電子躍遷到n＝∞的軌道，n＝∞時，E∞＝0. 所以，要使處于n＝2激發(fā)態(tài)的原子電離，電離能為 ΔE＝E∞－E2＝3.4 eV ν＝＝ Hz＝8.211014 Hz (2)波長為200 nm的紫外線一個光子所具有的能量 E0＝hν＝6.6310－34 J＝9.94510－19 J 電離能ΔE＝3.41.610－19 J＝5.4410－19 J 由能量守恒hν－ΔE＝mv2 代入數值解得v＝9.95105 m/s 針對訓練2　一個氫原子處于基態(tài)，用光子能量為15 eV的電磁波去照射該原子，問能否使氫原子電離？若能使之電離，則電子被電離后所具有的動能是多大？ 答案　能　1.4 eV 解析　氫原子從基態(tài)n＝1處被完全電離至少吸收13.6 eV的能量．所以15 eV的光子能使之電離，由能量守恒可知，完全電離后還剩余動能Ek＝15 eV－13.6 eV＝1.4 eV.