原子结构
教学目标
1.理解α粒子散射现象和波尔原子理论。 2.
学
会
分
析
原
子
模
型
并
能
够
解
决
相
关
问
题
。
知识梳理
1．α
绝大多数α粒子穿过金箔后仍能沿原来方向前进，少数α粒子发生了较大的偏转，并且有极少数α粒子偏转角超过了90°，有的甚至被弹回，偏转角几乎达到180 °． 2
卢瑟福对α粒子散射实验结果进行了分析，于1911年提出了原子的核式结构学说：
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所有的质量都集中在原
原子的半径大约是10
－10
m，原子核的大小约为10
－15
m～10
－14
m
1．玻尔假说提出的背景：经典电磁理论在解释原子结构时碰上了无法克服的困难，原子为什么是稳定的？原子光谱为什么不是连续光谱？玻尔假说的贡献，就是成功解释了经典理论无法解释的这
2．玻尔假说的内容：（1
（3）跃迁假说：原子从一种能级向另一种能级跃迁时，吸收（或辐射）一定频率的光子，光子能量E＝hν＝E2－E1
（2）能量状态量子化；原子只能处于与轨道量子化对应的不连续的能量状态中，在这些状态中，
氢原子在各个能量状态下的能量值，叫做它的能级．最低的能级状态，即电子在离原子核最近
原子光谱及应用
1．原子光谱：元素在稀薄气体状态下的光谱是分立的线状谱，由一些特定频率的波组成，又叫原
2．原子光谱的应用：每种元素的原子光谱都有自己的一组特定谱线，应用光谱分析可以确定物质
玻尔模型引入了量子化观点，但不完善．在量子力学中，核外电子并没有确定的轨道，玻尔的电子轨道，只不过是电子出现概率最大的地方．把电子的概率分布用图象表示时，用小黑点的稠密程度代表概率的大小，其结果如同电子在原子核周围形成云雾，称为“电子云”．
特色讲解
类型一：α粒子的散射规律
例1.在α粒子穿过金箔发生大角度散射的过程中，下列的哪些说法是正确的 A．α粒子一直受到金原子核的斥力作用 B．α粒子的动能不断减小 C．α粒子的电势能不断增大
D．α粒子发生散射，是与电子碰撞的结果
解析： α粒子一直受到原子核的斥力作用，动能先减小后增大，电势能先增大后减小．α粒子的质量M远大于电子质量mｅ（M＝4×1837me），与电子相碰后运动状态基本保持不变．所以，应选答案A． 答案：A
类型二:氢原子能级及计算
例2.氢原子能级图的一部分如图所示，a、b、c分别表示氢原子在不同能级之间的三种跃迁途径，设在a、b、c三种跃迁过程中，放出光子的能量和波长分别是Ea、Eb、Ec和λa、λb、λc，则
①λb＝λa＋λc
1?a?c ②?b③λb＝λa·λc ④Eb＝Ea＋Ec 以上关系正确的是 A．①③ B．②④ 解析: 由玻尔理论知，Eb＝Ea＋Ec，
c又因为h?b?1?1 C．只有① D．③④
?h1c?a?hc?c得，
1?b答案: B
?1?a
??c．
故②④对，选B．
类型三：氢原子模型综合问题
例3.氢原子辐射出一个光子后，根据玻尔理论，下列判断正确的是 A. 电子绕核旋转的半径增大 B．电子的动能减少
C．氢原子的电势能增大 D．氢原子的能级减小
解析: 氢原子辐射出一个光子是由绕核运转的电子由外层轨道向内层轨道跃迁产生的，即由高能级
122222
向低能级跃迁产生的，故A、C错D对．由ke/r n＝mvn/r n得：Ekn＝mvn＝ke/2rn，B错．
答案: D
－10
2类型四：氢原子能级计算问题
例4.已知氢原子基态的电子轨道半径为r1＝0.53×10
m，基态的能级值为E1＝－13.6 eV．
（1）有一群氢原子处于量子数n＝3的激发态．画一能级图，在图上用箭头标明这些氢原子能发出哪几条光谱线．
（2）计算这几条光谱线中最长的波长．
解析: （1）由于这群氢原子的自发跃迁辐射，会得到三条光谱线，如能级图15—1—2中所示．
（2）三条光谱线中波长最长的光子能量最小，发生跃迁的两个能级的能量差最小，根据氢原子能级的分布规律可知，氢原子一定是从n＝3的能级跃迁到n＝2的能级．设波长为λ，由
ｈc＝E3－E2
?
7
＝6.58×10－m
答案：6.58×107m
hc6.63?10?34?3?108m得λ＝E?E??13.613.6?1932(?)?1.6?1094－
当堂练习
基础演练
1．对α
A．①② 答案 C
B．③④
C．①④
D
2．在卢瑟福的α粒子散射实验中，有少数α A．原子的绝大部分质量和全部正电荷集中在 B C D答案: A
B．红光
C．黄光
D
3．氢原子从第4能级跃迁到第2能级发出蓝光，那么，当氢原子从第5能级跃迁到第2能级应发出A．Ｘ射线 答案： B
4.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而上,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.
人教版 高中物理 选修3-5 第5讲：原子结构 （教师版）
