2016-2017学年高中物理 第18章 原子结构新人教版选修3-5

成才之路 物理 路漫漫其修远兮 吾将上下而求索 人教版 选修 3-5 原子结构 第十八章 章末小结 第十八章 规 律 方 法2 触 及 高 考3 考 题 探 析4 临 场 练 兵5 知 识 结 构1 知 识 结 构 规 律 方 法 一、原子核式 结 构模型 1 粒子散射 实验 (1)实验装置：如下图所示。 (2)实验条件：金属箔是由重金属原子组成，很薄，厚度接近单原子的直径，全部设备装在真空环境中，因为 粒子很容易使气体电离，在空气中只能前进几厘米显微镜可在底盘上旋转，可在 360的范围内进行观察。 (3)实验结果： 粒子穿过金箔后，绝大多数沿原方向前进，少数发生较大角度偏转，极少数偏转角度大于 90，甚至被弹回。 粒子的大角度散射现象无法用汤姆孙的原子模型解释， 粒子散射实验的结果揭示了： 原子内部绝大部分是 空的； 原子内部有一个很小的 “核 ”。 2 核式 结 构模型 对 粒子散射 实验 的解 释 (1)因为原子核很小，原子的大部分空间是空的，大部分 粒子穿过金箔时离核很远，受到的库仑力很小，运动 几乎不受影响，因而大部分 粒子穿过金箔后，运动方向几乎不改变。 (2)只有少数 粒子从原子核附近飞过，受到原子核的库仑力较大，才发生较大角度的偏转。 3 核式 结 构学 说 (1)核式结构学说：在原子的中心有一个很小的原子核，原子的全部正电荷和几乎全部的质量都集中在原子核内， 电子绕核运转。 (2)电子由离核近的轨道跃迁到离核远的轨道，能量增加，电势能增加，动能减少，受到的库仑力变小。 A在图中的 A、 B两位置分别进行观察，相同时间内观察到屏上的闪光次数一样多 B在图中的 B位置进行观察，屏上观察不到任何闪光 C卢瑟福选用不同金属箔片作为 粒子散射的靶，观察到的实验结果基本相似 D 粒子发生散射的主要原因是 粒子撞击到金原子后产生的反弹 解析： 放在 A位置 时 ，相同 时间 内 观 察到屏上的 闪 光次数 最多， 说 明大多数粒子基本不偏折，可知金箔原子内部很空 旷 ，故 A错误 ；放在 B位置 时 ，相同 时间 内 观 察到屏上的 闪 光次 数极少， 说 明极少粒子 发 生大角度偏折，故 B错误 ； 选 用不同 金属箔片作 为 粒子散射的靶， 观 察到的 实验结 果基本相似， 故 C正确；主要原因是 粒子接近金原子后，因 库仑 力作用， 且 质 量 较 大，从而出 现 的反 弹 ，故 D错误 。故 选 C。 答案： C 二、 氢 原子光 谱问题 1 氢 原子的能 级图 (1)能级图如图所示。 (2)能级图中相关量意义的说明 相关量 表示意义 能级图中的横线 表示氢原子可能的能量状态 定态 横线左端的数字 “1,2,3” 表示量子数 横线右端的数字 “ 13.6， 3.40” 表示氢原子的能级 相邻横线间的距离 表示相邻的能级差，量子数越大相邻的能级差越小 带箭头的竖线 表示原子由较高能级向较低能级跃迁，原子跃迁的条件为 h Em En 2.能级跃迁的几个问题 原子吸收能量后从低能级跃迁到高能级，放出能量后从高能级跃迁到低能级，不论是哪一种跃迁都要注意以下几个 方面的问题： (1)一群原子和一个原子 氢原子核外只有一个电子，这个电子在某个时刻只能处在某一个可能的轨道上，在某段时间内，由某一轨道跃迁到 另一个轨道时，可能的情况只有一种，但是如果容器中盛有大量的氢原子，这些原子的核外电子跃迁时就会有各种情况出现 了。 (2)跃迁与电离 根据玻尔理论，当原子从低能态向高能态跃迁时，必须吸收光子才能实现。相反，当原子从高能态向低能态跃迁时 ，必须辐射光子才能实现，不管是吸收还是辐射光子，其光子的能量都必须等于这两个能级的能量差。欲想把处于某一定态 的原子的电子电离出去，就需要给原子一定的能量如使氢原子从 n 1的基态上升到 n 的状态，这个能量的大小至 少为 13.6eV。 (3)间接跃迁和直接跃迁 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 )光子的频率可能不同。 (4)入射光子与入射电子 若是在光子的激发下引发原子的跃迁，则要求光子的能量必须等于原子的某两个能级差值；若是在电子的碰撞下引 起原子的跃迁，则要求电子的能量必须大于或等于原子的某两个能级差值，两种情况有所不同，要引起注意。 A n 1, 13.22eV E 13.32eV B n 2, 13.22eV E 13.32eV C n 1, 12.75eV E 13.06eV D n 2, 12.75eV E 13.06eV 讨论 ：当 n 1时 ， n 5， 调 整后的能 级为 n 6，此 时 能极差 为 ： E 0.38 ( 13.6) 13.22eV，因此提高 电 子的 动 能 应该 大于此 时 的能 级 差，但是 应该 小于基 态 和第 7能 级 之 间 的能 级 差，否 则 将 跃 迁到更高能 级 ，即小于 E 0.28 ( 13.6) 13.32eV，所以 A、 C选项 中 A正确， C错误 ； 当 n 2时 ， n 2， 调 整后的能 级为 n 4，此 时 能极差 为 ： E 0.85 ( 13.6) 12.75eV，因此提高 电 子的 动 能 应 该 大于此 时 的能 级 差，但是 应该 小于基 态 和第 5能 级 之 间 的能 级 差，否 则 将 跃 迁到更高能 级 ，即小于 E 0.54 ( 13.6) 13.06eV，所以 B、 D选项 中 D正确， B错误 。故 选 A、 D。 答案： AD 触 及 高 考 近几年高考对本章内容考查较少，考查重点是 粒子散射实验、玻尔理论、氢原子光谱及氢原子的能级结构，有时 单独考查，有时与其他知识综合考查。考查形式有选择题、填空题。 考 题 探 析 临 场 练 兵 答案： C 解析： 粒子与重金属原子核之 间 的 库仑 力提供 粒子的 加速度，方向沿 粒子与原子核的 连线 且指向 粒子， 则 四个 选项 中只有 P点 处 的加速度方向符合 实际 ，故 C项 正确。 C一群处于 n 3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生 3种谱线 D用波长为 633nm的光照射，不能使氢原子从 n 2跃迁到 n 3的能级 答案： CD 解析： 氢 原子从 n 4的能 级跃 迁到 n 2的能 级时 ， 释 放 出光子的能量