第十八章 原子结构 (1)

1、返回导航返回导航上页上页下页下页人教版物理人教版物理 选修选修3-5 3-5 第十八章第十八章 原子结构原子结构电子的发现电子的发现原子的核式结构原子的核式结构氢原子的光谱氢原子的光谱波尔理论波尔理论返回导航返回导航上页上页下页下页人教版物理人教版物理 选修选修3-5 3-5 一、阴极射线一、阴极射线阴极射线是从阴极射线管的阴极发出的高速运动的粒子流，这些微观粒阴极射线是从阴极射线管的阴极发出的高速运动的粒子流，这些微观粒子是子是_二、电子的发现二、电子的发现1897年英国物理学家年英国物理学家_通过研究通过研究_发现了电子；并求出了他的发现了电子；并求出了他的 比荷。比荷。1910年美国物理

2、学家年美国物理学家_通过著名的通过著名的_实验精确测定了电子的电荷量实验精确测定了电子的电荷量电子是原子的组成部分，是比原子更基本的物质单元，电子的电荷量约为电子是原子的组成部分，是比原子更基本的物质单元，电子的电荷量约为_C，电子的质量约为，电子的质量约为_kg.任何带电体所带任何带电体所带电量只能是电子电量的电量只能是电子电量的_电子电子汤姆孙汤姆孙阴极射线阴极射线密立根密立根油滴油滴电子的发现电子的发现1.610199.11031 整数倍整数倍返回导航返回导航上页上页下页下页人教版物理人教版物理 选修选修3-5 3-5 【例1】关于阴极射线的本质，下列说法正确的是()A阴极射线本质是氢原

3、子 B阴极射线本质是电磁波C阴极射线本质是电子 D阴极射线本质是X射线返回导航返回导航上页上页下页下页人教版物理人教版物理 选修选修3-5 3-5 如图所示，在阴极射线管正下方平行放一通有强电流的长直导线，则阴极射线将()A向纸内偏转 B向纸外偏转 C向下偏转 D向上偏转返回导航返回导航上页上页下页下页人教版物理人教版物理 选修选修3-5 3-5 原子的核式结构原子的核式结构一、汤姆孙的原子模型一、汤姆孙的原子模型汤姆孙汤姆孙于于1898年提出了原子模型，他认为原子是一个年提出了原子模型，他认为原子是一个_、_弥漫性地均匀分布在整个球体内，弥漫性地均匀分布在整个球体内，_镶嵌在球镶嵌在球中中球

4、体球体正电荷正电荷电子电子汤姆孙的原子模型，小圆点代表正电荷，大圆点代表电子汤姆孙的原子模型，小圆点代表正电荷，大圆点代表电子汤姆孙的原子模型被称为西瓜模型或枣糕模型该模型能汤姆孙的原子模型被称为西瓜模型或枣糕模型该模型能解释一些实验现象，但后来被解释一些实验现象，但后来被_实验否定了实验否定了粒子散射粒子散射返回导航返回导航上页上页下页下页人教版物理人教版物理 选修选修3-5 3-5 观察的现象：观察的现象：(1)_ 粒子穿过金箔后，基本沿原方向前进粒子穿过金箔后，基本沿原方向前进(2)_ 粒子发生大角度偏转，偏转角甚至大于粒子发生大角度偏转，偏转角甚至大于90.卢瑟福通过卢瑟福通过粒子散射

5、实验，否定了汤姆孙的原子模型，建立了粒子散射实验，否定了汤姆孙的原子模型，建立了_模模型型为什么否定了为什么否定了？核式结构模型：核式结构模型：1911年由卢瑟福提出，在原子中心有一个很小的核，叫年由卢瑟福提出，在原子中心有一个很小的核，叫_它集中了原子全部的它集中了原子全部的_和几乎全部的和几乎全部的_，_在正电体的外面运动在正电体的外面运动二、二、大角散射实验：大角散射实验： 粒子是氦核粒子是氦核返回导航返回导航上页上页下页下页人教版物理人教版物理 选修选修3-5 3-5 为什么为什么粒子散射现象否定了粒子散射现象否定了汤姆孙枣糕模型？汤姆孙枣糕模型？(1)粒子如果从原子之间或原子的中心线

6、穿过，它受到周围正负电荷的粒子如果从原子之间或原子的中心线穿过，它受到周围正负电荷的库仑力是平衡的，库仑力是平衡的，粒子不偏转粒子不偏转(2)粒子如果偏离了原子之间的中心线穿过，则两侧的库仑力相当大一粒子如果偏离了原子之间的中心线穿过，则两侧的库仑力相当大一部分被抵消，部分被抵消，粒子偏转很小粒子偏转很小(3)粒子如果正对着电子射来，由于电子质量远小于粒子如果正对着电子射来，由于电子质量远小于粒子的质量，粒子的质量，粒子速度大小及方向基本上不变，更不可能反弹，因此粒子速度大小及方向基本上不变，更不可能反弹，因此粒子散射实验粒子散射实验否定了汤姆孙的原子模型否定了汤姆孙的原子模型返回导航返回导航

7、上页上页下页下页人教版物理人教版物理 选修选修3-5 3-5 原子核的电荷与尺度原子核的电荷与尺度1电荷：原子核是由电荷：原子核是由_和和_组成的原子核的电荷组成的原子核的电荷数就是核中的数就是核中的_2尺度：对于一般的原子核，实验确定的核半径尺度：对于一般的原子核，实验确定的核半径R的数量级为的数量级为_m.而整个原子半径的数量级是而整个原子半径的数量级是_m两者相差两者相差十万倍之多可见原子内部是十分十万倍之多可见原子内部是十分“空旷空旷”的的质子质子中子中子质子数质子数10151010 返回导航返回导航上页上页下页下页人教版物理人教版物理 选修选修3-5 3-5 例例1、在用、在用粒子轰

8、击金箔的实验中，卢瑟福观察到的粒子轰击金箔的实验中，卢瑟福观察到的粒子的运粒子的运动情况是动情况是 A、全部、全部粒子穿过金属箔后仍按原来的方向前进粒子穿过金属箔后仍按原来的方向前进 B、绝大多数、绝大多数粒子穿过金属箔后仍按原来的方向前进，少数发粒子穿过金属箔后仍按原来的方向前进，少数发生较大偏转，极少数甚至被弹回生较大偏转，极少数甚至被弹回 C、少数、少数粒子穿过金属箔后仍按原来的方向前进，绝大多数发粒子穿过金属箔后仍按原来的方向前进，绝大多数发生较大偏转，甚至被弹回生较大偏转，甚至被弹回 D、全部、全部粒子都发生很大偏转粒子都发生很大偏转答案：答案：B返回导航返回导航上页上页下页下页人教

9、版物理人教版物理 选修选修3-5 3-5 例例2、卢瑟福、卢瑟福粒子散射实验的结果粒子散射实验的结果A、证明了质子的存在、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、证明了原子核是由质子和中子组成的C、说明原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一、说明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上个很小的核上D、说明原子的电子只能在某些不连续的轨道上运动、说明原子的电子只能在某些不连续的轨道上运动答案：答案：C返回导航返回导航上页上页下页下页人教版物理人教版物理 选修选修3-5 3-5 3、当、当粒子被重核散射时，如图所示的运动轨迹哪些是粒子被重核散射时，如图所示的运动轨迹哪些

10、是不可能存在的不可能存在的答案：答案：BC返回导航返回导航上页上页下页下页人教版物理人教版物理 选修选修3-5 3-5 18.3 18.3 氢原子光谱氢原子光谱学习目标学习目标:1.知道光谱的分类及形成原因知道光谱的分类及形成原因2.知道哪些光谱可以用于光谱分析知道哪些光谱可以用于光谱分析3.知道氢原子光谱是分立的线状谱知道氢原子光谱是分立的线状谱返回导航返回导航上页上页下页下页人教版物理人教版物理 选修选修3-5 3-5 一一. . 光谱光谱1.1.定义定义: 光谱2. 光谱的分类：光谱的分类：(1). 发射光谱发射光谱:2、吸收光谱：太阳光、吸收光谱：太阳光3.应用应用: 光谱分析光谱分析

11、鉴别物质和确定的化学组成。鉴别物质和确定的化学组成。(非常准确非常准确)用于探索原子的结构。用于探索原子的结构。(原子结构不同原子结构不同,所以才有自己的特征谱所以才有自己的特征谱线线) 可用可用:明线光谱明线光谱可用可用:吸收光谱吸收光谱. 连续光谱连续光谱:.明线光谱明线光谱: 特征谱线特征谱线返回导航返回导航上页上页下页下页人教版物理人教版物理 选修选修3-5 3-5 光光 谱谱发射光谱发射光谱定义：由发光体直接产生的光谱定义：由发光体直接产生的光谱连续光谱连续光谱产生条件：产生条件：炽热的固体、液体和高压气体发光形成的炽热的固体、液体和高压气体发光形成的光谱的形式：光谱的形式：连续分布

12、，一切波长的光都有连续分布，一切波长的光都有线状光谱线状光谱（原子光谱）（原子光谱）产生条件：产生条件：稀薄气体发光形成的光谱稀薄气体发光形成的光谱光谱形式：光谱形式：一些不连续的明线组成，不同元素的明一些不连续的明线组成，不同元素的明线光谱不同（又叫特征光谱）线光谱不同（又叫特征光谱）吸收光谱吸收光谱定义：连续光谱中某些波长的光被物质吸收后产生的光谱定义：连续光谱中某些波长的光被物质吸收后产生的光谱产生条件：产生条件：炽热的白光通过温度较白光低的气体后，再色散炽热的白光通过温度较白光低的气体后，再色散形成的形成的光谱形式：光谱形式：用分光镜观察时，见到连续光谱背景上出现一些用分光镜观察时，见

13、到连续光谱背景上出现一些暗线（与特征谱线相对应）暗线（与特征谱线相对应） 各种光谱的特点及成因：返回导航返回导航上页上页下页下页人教版物理人教版物理 选修选修3-5 3-5 返回导航返回导航上页上页下页下页人教版物理人教版物理 选修选修3-5 3-5 二二.氢原子光谱氢原子光谱实验规律实验规律: 氢原子是最简单的原子，其光谱也最氢原子是最简单的原子，其光谱也最简单。简单。红红绿绿巴耳末巴耳末公式公式221111()3,4,5,.2Rnnm7巴耳末公式 R=1.10 10里德伯常量其中其中656.47nm486.27nm434.17nm410.29nm氢原子巴耳末线系氢原子巴耳末线系返回导航返回

14、导航上页上页下页下页人教版物理人教版物理 选修选修3-5 3-5 返回导航返回导航上页上页下页下页人教版物理人教版物理 选修选修3-5 3-5 1.1.矛盾一：矛盾一：2.2.矛盾二：矛盾二：无法解释无法解释原子的稳定性原子的稳定性无法解释无法解释原子光谱的分立性原子光谱的分立性核外电子绕核运动核外电子绕核运动辐射电磁波辐射电磁波电子轨道半径连续变小电子轨道半径连续变小原子不稳定原子不稳定辐射电磁波频率连续变化辐射电磁波频率连续变化原子是稳定的原子是稳定的辐射电磁波频率只是辐射电磁波频率只是某些确定值某些确定值三三.经典理论的困难经典理论的困难事实上：事实上：返回导航返回导航上页上页下页下页人

15、教版物理人教版物理 选修选修3-5 3-5 18.4 18.4 玻尔的原子模型玻尔的原子模型学习目标学习目标:1.知道玻尔理论的基本假设的主要内容知道玻尔理论的基本假设的主要内容2.了解能级了解能级,跃迁跃迁,能量量子化以及基态能量量子化以及基态,激发态等概念激发态等概念3.能用玻尔理论简单解释氢原子模型能用玻尔理论简单解释氢原子模型4.了解玻尔模型的不足之处及其原因了解玻尔模型的不足之处及其原因返回导航返回导航上页上页下页下页人教版物理人教版物理 选修选修3-5 3-5 一玻尔原子理论的基本假设一玻尔原子理论的基本假设1 1）轨道：轨道量子化：不连续轨道：轨道量子化：不连续能量量子化：不连续

16、能量量子化：不连续3 3）跃迁条件跃迁条件: :(1)(1)电子高轨电子高轨( (E Em m) )跃迁到低轨跃迁到低轨( (E En n):):(2)(2)电子电子低轨低轨( (E En n) )跃迁到高轨跃迁到高轨( (E Em m):):2)2)定态：基态，激发态定态：基态，激发态返回导航返回导航上页上页下页下页人教版物理人教版物理 选修选修3-5 3-5 二二. . 玻尔理论对氢原子光谱的解释玻尔理论对氢原子光谱的解释1.气体导电管发光气体导电管发光:原子受到高速运动的电子撞击，跃迁到激发态原子受到高速运动的电子撞击，跃迁到激发态4.氢原子巴耳末线系氢原子巴耳末线系，实验得到的数据与巴

17、，实验得到的数据与巴耳末方程一致。耳末方程一致。2.原子原子光谱为什么是线状谱光谱为什么是线状谱:能量不连续，光谱不连续能量不连续，光谱不连续3.不同的原子谱线不同不同的原子谱线不同:不同的原子对应不同结构，能级。不同的原子对应不同结构，能级。返回导航返回导航上页上页下页下页人教版物理人教版物理 选修选修3-5 3-5 玻尔理论的局限性玻尔理论的局限性:返回导航返回导航上页上页下页下页人教版物理人教版物理 选修选修3-5 3-5 例例1 1 下列叙述中，哪些符合玻尔理论下列叙述中，哪些符合玻尔理论( )( )A A电子可能轨道的分布是不连续的电子可能轨道的分布是不连续的B B电子从一条轨道跃迁

18、到另一条轨道上时，原子将辐射或吸收任意的电子从一条轨道跃迁到另一条轨道上时，原子将辐射或吸收任意的能量能量C C电子在核外轨道上绕核做圆周运动，不向外辐射能量电子在核外轨道上绕核做圆周运动，不向外辐射能量D D电子由内轨道向外轨道跃迁时电子由内轨道向外轨道跃迁时, ,其电势能增大其电势能增大, ,动能减小动能减小, ,但总能量但总能量增大增大ACD返回导航返回导航上页上页下页下页人教版物理人教版物理 选修选修3-5 3-5 2.2.氢原子的能级图如图所示氢原子的能级图如图所示. .欲使一处于基态的氢原子释放出一个电子欲使一处于基态的氢原子释放出一个电子而变成氢离子，该氢原子需要吸收的能量至少是

19、而变成氢离子，该氢原子需要吸收的能量至少是( )( )A A13.60 eV B13.60 eV B10.20 eV10.20 eVC C0.54 eV D0.54 eV D27.20 eV27.20 eV返回导航返回导航上页上页下页下页人教版物理人教版物理 选修选修3-5 3-5 3.3.如图画出了氢原子的如图画出了氢原子的4 4个能级，并注明了相应的能量个能级，并注明了相应的能量E.E.处在处在n=4n=4的能级的一群氢原子向低能级的能级的一群氢原子向低能级跃迁时，能够发出若干种不同频率的光波跃迁时，能够发出若干种不同频率的光波. .已知金属钾的逸出功为已知金属钾的逸出功为2.22 eV.

20、2.22 eV.在这些光波中，能在这些光波中，能够从金属钾的表面打出光电子的总共有够从金属钾的表面打出光电子的总共有( )( )A A二种二种 B B三种三种C C四种四种 D D五种五种返回导航返回导航上页上页下页下页人教版物理人教版物理 选修选修3-5 3-5 4 4如图所示为氢原子的能级图用光子能量为如图所示为氢原子的能级图用光子能量为13.06 eV13.06 eV的光照射一的光照射一群处于基态的氢原子，可能观测到氢原子发射的不同波长的光有群处于基态的氢原子，可能观测到氢原子发射的不同波长的光有_种种. .返回导航返回导航上页上页下页下页人教版物理人教版物理 选修选修3-5 3-5 5.5.如图所示，氢原子从如图所示，氢原子从n2n2的某一能级跃迁到的某一能级跃迁到n=2n=2的能级，辐射出能量的能级，辐射出能量为为2.55 eV2.55 eV的光子，问最少要给基态的氢原子提供多少电子伏特的能量，的光子，问最少要给基态的氢原子提供多少电子伏特的能量，才能使它辐射出上述能量的光子？请在图中画出获得该能量后氢原子才能使它辐射出上述能量的光子？请在图中画出获