5.1原子的结构课件高二下学期物理粤教版选择性

5.1

原子的结构第五章原子与原子核

学习目标4.了解能级、能级跃迁、能量量子化以及基态、激发态等概念；1.了解α粒子散射实验器材、实验原理和实验现象;3.知道玻尔原子理论基本假设的主要内容；2.卢瑟福的原子核式结构模型的主要内容；5.掌握用玻尔原子理论简单解释氢原子模型；目标一、原子核式结构认知历程近代科学原子论（1803年）2.原子模型：原子是坚实的，不可再分的实心球。1.一切物质都是由最小的不能再分的粒子——原子构成目标一、原子核式结构认知历程科学家在研究稀薄气体放电时发现，当玻璃管内的气体足够稀薄时，阴极就发出一种射线。它能使对着阴极的玻璃管壁发出荧光，这种射线的本质是什么呢？目标一、原子核式结构认知历程

这种射线称为阴极射线。对这种射线本质的认识有两种观点：一种观点认为，它是一种电磁辐射；另一种观点认为，它是带电微粒。如何用实验判断哪一种观点正确呢？目标一、原子核式结构认知历程19世纪，对阴极射线本质的认识有两种观点一种观点认为阴极射线像X射线一样是电磁辐射代表人物赫兹另一种观点认为阴极射线是带电微粒代表人物汤姆孙

汤姆孙英国阴极射线的本质目标一、原子核式结构【特别提醒】(1)注意阴极射线和X射线的区别.阴极射线是电子流，X射线是电磁辐射.(2)由阴极射线在电场、磁场中的偏转可确定射线由带负电的粒子组成.J.J汤姆孙在实验室J.J.汤姆孙通过研究气体电离和光电效应实验现象中发现并完全确认了电子的存在。阴极射线的本质——电子的发现目标一、原子核式结构1、组成阴极射线的成分是电子；2、密立根通过著名的“油滴实验”精确测定了电子的电荷量：3、电荷是量子化的；4、电子的发现的意义：打破了传统的“原子不可分”的观念。阴极射线的本质——电子的发现目标一、原子核式结构通常情况下，物质是不带电的，因此，原子应该是电中性的。既然电子是带负电的，质量又很小，那么，原子中一定还有带正电的部分，它具有大部分的原子质量。请你设想一下，原子中带正电的部分以及带负电的电子可能是如何分布的？思考与讨论枣糕模型（葡萄干布丁模型）汤姆孙提出了目标一、原子核式结构

原子是一个球体，正电荷均匀地分布其中，质量很小的电子镶嵌其中，就象枣点缀在一块蛋糕里一样，所以又被人们称为“枣糕模型”或“葡萄干布丁模型”。

J.J.汤姆孙的原子模型——“枣糕模型”目标一、原子核式结构1909年汤姆孙的学生卢瑟福建议其学生兼助手盖革和马斯顿用α粒子轰击金箔去验证汤姆孙原子模型。目标一、原子核式结构

α粒子是从放射性物质（如铀和镭）中发射出来的快速运动的粒子，质量为氢原子质量的4倍、电子质量的7300倍。⑴α粒子⑵实验原理和实验装置③显微镜带有光屏S，可以在水平而内转到不同的方向对散射的α粒子进行观察。①是被铅块包围的α粒子源②是金箔：接收α粒子的轰击当α粒子打到金箔时，发生了α粒子的散射。统计散射到各个方向的α粒子所占的比例，可以推知原子中电荷的分布情况。金的延展性好，核电荷量大，核质量大。为什么用金？目标一、原子核式结构绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来方向前进，少数α粒子（约占8000分之一）发生了较大的偏转，极少数α粒子的偏转超过了90°，有的甚至几乎被撞了回来。实验现象目标一、原子核式结构对α粒子散射实验的解释①J.J.汤姆孙的模型无法解释大角度散射的实验结果。②占原子质量绝大部分的带正电的物质集中在很小的空间范围。这样才会使α粒子在经过时受到很强的斥力，使其发生大角度的偏转。⑴大角度的偏转不可能是电子造成的⑵α粒子偏转主要是具有原子的大部分质量的带正电部分造成的因为电子的质量只有α粒子的

，它对α粒子速度的大小和方向的影响就像灰尘对枪弹的影响，完全可以忽略。目标一、原子核式结构绝大多数ɑ粒子不偏移少数ɑ粒子发生较大偏转极少数ɑ粒子被弹回实验现象分析推理原子内部绝大部分是“空”的原子内部有“核”存在作用力很大质量很大电量集中目标一、原子核式结构

1911年，卢瑟福提出了原子的核式结构模型

1、原子核：原子中心有一个很小的核，集中了原子的全部正电荷和几乎全部质量。

2、带负电的电子在核外空间绕着核旋转。3、原子半径的数量级大约是10-10m原子核半约数量级为10-15m评价任务：【典例1】

1897年，物理学家汤姆孙正式测定了电子的比荷，打破了原子是不可再分的最小单位的观点．因此，汤姆孙的实验是物理学发展史上最著名的经典实验之一．在实验中汤姆孙采用了如图所示的阴极射线管，从电子枪C出来的电子经过A、B间的电场加速后，水平射入长度为L的D、E平行板间，接着在荧光屏F中心出现荧光斑．若在D、E间加上方向向下，场强为E的匀强电场，电子将向上偏转；如果再利用通电线圈在D、E电场区加上一垂直纸面的磁感应强度为B的匀强磁场(图中未画)，荧光斑恰好回到荧光屏中心，接着再去掉电场，电子向下偏转，偏转角为θ.试解决下列问题：(1)说明图中磁场沿什么方向；(2)根据L、E、B和θ，求出电子的比荷．评价任务：【典例2】如图所示为α粒子散射实验中α粒子穿过某金属原子核附近时的示意图，A、B、C三点分别位于两个等势面上，则下列说法中正确的是(

)A．α粒子在A处的速度比在B处的速度小B．α粒子在B处的速度最大C．α粒子在A、C处的速度相同D．α粒子在B处的速度比在C处的速度小答案：D评价任务：【典例3】

(多选)关于原子核式结构理论说法正确的是(

)A．是通过发现电子现象得出来的B．原子的中心有个核，叫作原子核C．原子的正电荷均匀分布在整个原子中D．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旋转答案：BD目标二、光谱——形成1.光谱：经三棱镜散射后，不同频率的光分开(折射率与光的频率有关)，照在感光底片上，不同波长(即频率)的光出现在底片上不同位置.目标二、光谱——分类发射光谱吸收光谱：连续光谱线状光谱炽热的固体、液体或高压气体游离原子、稀薄气体、金属蒸气原子光谱物质吸收光子，从低能级跃迁到高能级而产生的光谱（光源发出）电脑屏幕的光谱是不连续的亮线白炽灯的连续光谱一种荧光灯的光谱红色霓虹灯金属卤化灯钠光灯光谱取决于原子的内部结构原子发出的光谱都是不连续的线状光谱目标二、光谱——种类目标二、原子光谱某种原子的气体通电后可以发出并产生固定不变的光谱，这种光谱被称为原子光谱目标二、氢原子光谱原子光谱：某种原子的气体通电后可以发光并产生固定不变的光谱。氢原子光谱：由实验得到的氢原子光谱是分立的。每种原子都有自己的特征光谱目标二、氢原子光谱

每种原子都有自己的特征光谱特征谱线鉴别元素目标二、氢原子光谱——经典理论的困难矛盾二：无法解释原子的稳定性矛盾一：无法解释原子光谱的分立性辐射电磁波事实上：辐射电磁波频率只是某些确定值电子轨道半径连续变小原子不稳定辐射电磁波频率连续变化HαHδHγHβ事实上：原子是稳定的核外电子绕核运动目标三、原子能级结构枣糕模型或葡萄干模型原子核式结构玻尔的原子模型目标三、原子能级结构受到普朗克和爱因斯坦量子概念的启发下，玻尔提出：1.电子绕原子核运动的轨道半径是分立的，电子只能在某些特定的轨道。（轨道量子化假说）玻尔，丹麦物理学家1885年10月7日—1962年11月18日，1922获得诺贝尔物理学奖目标三、原子能级结构2.当电子在不同的轨道上运动时，原子具有不同的能量值（能级）（能量量子化假说）。3.当电子从一个稳定态跃迁到另一个稳定态，会辐射出电磁波或者吸收电磁波.电磁波波长满足，（跃迁假说）4.高能级的原子能自发地向低能级跃迁，并辐射出能量。反之，低能级的原子获得能量，便可以向高能级跃迁。hv=Em-En目标三、原子能级结构轨道与能级相对应氢原子的能级示意图激发态：当电子受到外界激发时，可从外界吸收能量，并从基态跃迁到较高能级上，这些能级对应的状态称为激发态。基态：在正常情况下，氢原子处于最低的能级，这个最低能级对应的状态称为基态。目标三、原子能级结构氢原子能级的跃迁条件光子的能量：E=hv如果电子想从n=1跃迁到n=2的轨道E2-E1=10.2eV如果电子想从n=1跃迁到n=3的轨道E3-E1=12.09eV则原子需要刚好吸收12.09eV的能量电离条件实物粒子原子与原子结构原子J.J汤姆孙卢瑟福波尔J.J汤姆孙卢瑟福波尔提出枣糕模型发现了电子密里根油滴实验电子电荷量原子的核式结构

量子化条件三个假设跃迁假设定态假设轨道量子化能量量子化光子实物粒子光子的能量必须满足能级差光子的能量大于或等于能级差轨道半径越大，原子能量越大，势能增加动能减少电离能目标三、原子能级结构玻尔理论的局限性玻尔在解决核外电子的运动时成功引入了量子化的观念同时又应用了“粒子、轨道”等经典概念和有关牛顿力学规律除了氢原子光谱外，在解决其他问题上遇到了很大的困难没有绕开经典理论无法解释复杂一点的原子的光谱现象无法解释谱线的强度等评价任务：【典例4】

(多选)由玻尔理论可知，下列说法中正确的是(

)A．电子绕核运动有加速度，就要向外辐射电磁波B．处于定态的原子，其电子做变速运动，但它并不向外辐射能量C．原子内电子的轨道可能是连续的D．原子的轨道半径越大，原子的能量越大解析：按照经典物理学的观点，电子绕核运动有加速度，一定会向外辐射电磁波，很短时间内电子的能量就会消失，与客观事实相矛盾，由玻尔假设可知选项A、C错误，B正确；原子轨道半径越大，原子能量越大，选项D正确．答案：BD评价任务