第一课时原子结构

第一课时原子结构第一页，共三十七页，2022年，8月28日第二页，共三十七页，2022年，8月28日第三页，共三十七页，2022年，8月28日一、卢瑟福的核式结构

1897年汤姆生发现了电子，说明原子内还有带正电的物质。

1、汤姆逊的原子结构模型

原子是一个球体，正电荷均匀分布在整个球内，电子像

“枣糕”里的枣子那样镶嵌在原子里。第四页，共三十七页，2022年，8月28日（1）、实验器材：放射源、金泊、荧光屏、显微镜，整个装置放在一个真空容器内。研究方法：用高速的粒子去轰击物体，然后观察现象，得出结论。1、α粒子散射实验第五页，共三十七页，2022年，8月28日用α粒子轰击金箔，(1)结果大多数α粒子穿过金箔后沿原方向前进，(2)少数α粒子发生了较大的偏转，(3)极少数α粒子偏转角度超过90°，(4)有的甚至被弹回.实验结果：第六页，共三十七页，2022年，8月28日2、汤姆逊的原子结构模型的缺陷电子质量小，像尘埃；α粒子质量大(7000倍），像子弹，具有较大的动能。正电荷均匀分布作用力抵消汤姆生原子模型不能解释α粒子的散射实验结果中的大角度散射现象，因而被否定第七页，共三十七页，2022年，8月28日原子和原子核的大小：原子的大小数量级大约是10-10m，原子核的大小数量级在10-15～10-14m之间.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空间绕着核旋转。原子核所带的正电荷数等于核外电子数，所以整个原子是中性的，电子绕核运动的向心力就是核对它的库仑力.卢瑟福的原子核式结构；第八页，共三十七页，2022年，8月28日现象说明α粒子绝大多数不偏转；原因是它们运动过程中没有受到阻碍，说明原子内几乎是“空”的．α粒子少数发生较大偏转；说明有带正电的物质对α粒子产生库仑斥力的作用α粒子极小数发生大角度偏转。它们和某种物质发生了撞击，而且这种物质占据了很小的空间．卢瑟福成功解释α粒子散射现象第九页，共三十七页，2022年，8月28日例1．对α粒子散射实验装置的描述，你认为正确的有:（)A．实验器材有放射源、金箔、荧光屏、显微镜；

B．金箔的厚度对实验无影响；

C．如果不用金箔改用铝箔，就不会发生散射现象；

D．实验装置放在空气中和真空中都可以。

E.使α粒子发生明显偏转的力是来自带正电的核及核外电子，当α粒子接近核时是核的推斥力使α粒子发生明显偏转，当α粒子接近电子时，是电子的吸引力使之发生明显偏转；

F．实验表明原子中心有一个极小的核，它占有原子体积的极小部分；

D．实验表明原子中心的核带有原子的全部正电及全部质量。

AFD第十页，共三十七页，2022年，8月28日卢瑟福的困难：电子在原子核外绕原子核做高速的旋转。经典电磁理论的矛盾：（1）经典电磁理论对原子核式结构的解释中认为，原子是不稳定的，电子绕核旋转，并不断向外辐射电磁波，因此电子的能量不断衰减，最终电子陨落到原子核上；事实上原子是稳定的.（2）经典电磁理论认为原子发射的光谱，由于原子能量逐渐衰减，因此其辐射的电磁波的频率应当是连续的；事实上原子发生产生的光谱是不连续的.第十一页，共三十七页，2022年，8月28日4、原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射（或吸收）一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定，即二、玻尔的原子模型1、围绕原子核运动的电子轨道半径只能是某些分立的数值，这些现象叫做轨道量子化；3、不同的轨道对应着不同的状态，尽管电子在做变速运动，却不辐射能量，因此这些状态是稳定的；2、原子在不同的状态（轨道）之中具有不同的能量，所以原子的能量也是量子化的。玻尔E初

E终

hv（不同轨道——不同状态——不同能量）（量子化——不连续）第十二页，共三十七页，2022年，8月28日１-13.6氢原子的能级图：２３４５-3.4-1.51-0.85-0.540eVnE∞吸收能量放出能量－－－－－－－－－－－－－－－－－（轨道越高，总能量越大，势能越大，动能越小。）第十三页，共三十七页，2022年，8月28日2、基态：这时电子在离核最近的轨道上运动，这种定态叫基态。（n是正整数，叫量子数。）三、能级：1、能级：氢原子的各个定态的能量值，叫它的能级。（从能级图中总结各定态的能量特点）3、激发态：除基态以外的能量较高的其他能级，叫做激发态。（缺陷：只能解释氢原子光谱）

四、电子云原子中的电子，在空间出现的位置及运动，无法用坐标和轨迹表示，各处出现的概率只能用云雾状的图表示，称为电子云。第十四页，共三十七页，2022年，8月28日例1、根据玻尔理论，若电子E初>E末，则：

A、电子跃迁时，释放光子表现为发光现象

B、电子跃迁时，吸收光子，其他物体发出的光被原子吸收

C、若氢原子处于基态，提供一个1.1ev的能量，氢原子的电子将跃迁

D、若氢原子的电子在激发态2到4之间跃迁，能得到3种颜色的光例2、处于n=1的氢原子，下列能量可以被吸收的是

A、13.6evB、10.2evC、12.29evD、3.4ev

第十五页，共三十七页，2022年，8月28日例3、一个氢原子处于第3能级时，外面射来一个波长为

6.63×10-7m的光子，下列说法正确的是

A、

氢原子不吸收这个光子，光子穿过氢原子。

B、

氢原子被电离，电离后的电子动能约为0.36ev。

C、

氢原子被电离，电离后的电子动能为0。

D、

氢原子吸收光子，但不电离。第十六页，共三十七页，2022年，8月28日四.能量吸收

1.原子没电离

E光=Em-En

若m是正整数,此光子的能量可以被吸收.2.原子被电离任何数值的光子能量都能被吸收.

被电离出来的电子动能:EK=hv-W(W=E∞-En)光子提供能量电子提供能量:任何能量都能被吸收.第十七页，共三十七页，2022年，8月28日（1）能级公式En=E1/n2=-13.6/n2(eV)几个重要的关系式（2）跃迁公式hγ=E2-E1（3）半径公式rn=n2r1=0.53×10-10n2(m)（4）动能跟n的关系由ke2/rn

2=mv2/rn得EKn=1/2mvn2

=ke2／2rn∝1/n2（5）速度跟n的关系（6）周期跟n的关系关系式（5）（6）跟卫星绕地球运转的情况相似。返回第十八页，共三十七页，2022年，8月28日氢光谱0.41010.65620.48610.4340μm返回第十九页，共三十七页，2022年，8月28日四.玻尔理论的局限性：玻尔理论能够十分圆满地解释氢光谱并且预言了氢原子辐射电磁波谱的问题，其成功之处在于引进了量子化的观点；但是，在解释其它原子光谱时遇到了很大的困难，因为玻尔理论过多地保留了经典理论。牛顿力学只适用于低速运动（相对于光速）的宏观物体，对于微观粒子的运动，牛顿力学不适用了。返回第二十页，共三十七页，2022年，8月28日

一切运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波跟它对应，这种波叫做物质波。（德布罗意波）五.物质波德布罗意公式—λ=h/p=h/mv返回四、电子云原子中的电子，在空间出现的位置及运动，无法用坐标和轨迹表示，各处出现的概率只能用云雾状的图表示，称为电子云。第二十一页，共三十七页，2022年，8月28日例1、玻尔原子模型中所做的假设有（）

A、原子处于定态的能量状态时，虽然电子做加速运动，但并不向外辐射能量。

B、原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道绕核运动相对应，而电子的可能轨道的分布是不连续的。

C、电子从一个轨道跃迁到另一轨道时，辐射（或吸收）一定频率的光子。

D、电子跃迁时辐射的光子的频率等于电子绕核做圆周运动的频率。ABC返回第二十二页，共三十七页，2022年，8月28日例2、按照玻尔理论,氢原子处在量子数为n=2和n=3的定态时,其相应的原子能量的绝对值之比E2:E3=______9︰4返回第二十三页，共三十七页，2022年，8月28日

【例6】已知氢原子在基态时电子轨道半径r1=0.53×10-10

m，能量为E1=-13.6eV。静电力常量为k=9×109N·m2/C2，普朗克常量为h=6.63×10-34

J·s。求：（1）电子在基态轨道上运动的动能；（2）氢原子处于第四能级的激发态跃迁到第二能级的激发态时，辐射的光波的波长是多少？【解答】（1）电子绕核做圆周运动所需的向心力由库仑力提供。即：可见基态轨道上运动的动能跟总能量-13.6eV的绝对值相等，而电势能为：EP=E-EK=-27.2eV其绝对值恰好为动能的2倍第二十四页，共三十七页，2022年，8月28日（2）氢原子从第四能级跃迁到第二能级时据玻尔理论的跃迁假设有：返回第二十五页，共三十七页，2022年，8月28日

下面说法正确的是（）（A光子射到金属表面时，可能有电子发出（B）光子射到金属表面时，一定有电子发出（C）电子轰击金属表面时，可能有光子发出（D）电子轰击金属表面时，一定没有光子发出AC2002年全国高考1.返回第二十六页，共三十七页，2022年，8月28日

例3、如图给出氢原子最低的四个能级，大量氢原子在这些能级之间跃迁所辐射的光子的频率最多有＿＿种，其中最小的频率等于＿＿＿＿＿赫（保留两个数字）。h=6.63×10–34J·SE（eV）－3.42－1.513－0.854－13.61n61.6×1014返回第二十七页，共三十七页，2022年，8月28日1998年全国高考

20.处于基态的氢原子在某单色光束照射下，只能发出频率为ν1，ν2，ν3的三种光，且ν1＜ν2＜ν3，则该照射光的光子能量为

[]A.hν1B.hν2C.hν3D.h（ν1+ν2+ν3）E（eV）－3.42－1.513－0.854－13.61nC返回第二十八页，共三十七页，2022年，8月28日

处于基态的一群氢原子受某种单色光的照射时，只发射波长为的三种单色光，且，则照射光的波长为()－1.51－3.4E（eV）23－13.61nλ1λ3λ2

D2002年全国高考试题3返回第二十九页，共三十七页，2022年，8月28日

例4、氢原子的能级公式可简化为En=－13.6／n2电子伏,其中n=1、2、3……。有一群处于基态的氢原子,其中跃迁到n=2、3、4激发态的氢原子吸收能量分别为＿＿＿，＿＿＿，＿＿＿。处于这些激发态的氢原子在跃迁过程中可能发出＿＿种不同频率光,最短波长等于＿＿＿＿＿10.2eV12.09eV12.75eV61.0×10－7米返回第三十页，共三十七页，2022年，8月28日

例5、欲使处于基态的氢原子激发，下列措施可行的是：（）

A.用10.2eV的光子照射.B.用11.5eV的光子照射.C.用14eV的光子照射.D.用11.5eV的电子碰撞.E.用10eV的电子碰撞.提示：原子的跃迁公式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;ACD光子和原子作用而使原子电离时则不受此条件的限制实物粒子与原子相互作用而使原子激发时，粒子的能量也不受上述条件的限制。返回第三十一页，共三十七页，2022年，8月28日根据玻尔理论，氢原子由外层轨道跃迁到内层轨道后[]A.原子的能量增加，电子的动能减小B.原子的能量增加，电子的动能增加C.原子的能量减少，电子的动能减小D.原子的能量减少，电子的动能增加

D1996年全国高考返回第三十二页，共三十七页，2022年，8月28日03年江苏高考9．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简化表示为式中n=1，2，3……表示不同能级，A是正的已知常数，上述俄歇电子的动能是（）

A．3A/16B．7A/16C．11A/16D．13A/16解：n=2跃迁到n=1能级时放出能量为E0=3A/4处于n=4能级的电子吸收能量为A/16可以电离∴EK=3A/4+（-A/16）=+11A/16C返回第三十三页，共三十七页，2022年，8月28日图示为氢原子的能级图，用光子能量为13.07eV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多少种？

[]A.15B.10C.4D.104年广东1∞E（eV）－3.42－1.513－0.854n－0.545－0.3860-13.611

B返回第三十四页，共三十七页，2022年，8月28日04年湖北理综14

14．现有1200个氢原子被激发到量子数为4的能级上，若这些受激氢原子最后都回到基态，则在此过程中发出的光子总数是多少？假定处在量子数为n的激发态的氢原子跃迁到各较低能级的原子数都是处在该激发态能级上的原子总数的。（）A．2200 B．2000 C．1200 D．2400A返回第三十五页，共三十七页，20