第十八章 原子结构
原子结构
????绝大多数α粒子不改变运动方向???原子的核式结构模型?α粒子散射实验?少数α粒子发生偏转
????极少数α粒子发生大角度偏转，甚至被反弹原子核：集中了全部正电荷和几乎全部质量????
原子的核式结构?电子：绕原子核高速旋转
?????作用：成功解释了α粒子散射实验，不能解释氢光谱?连续谱??发射光谱
? 线状谱??光谱?
?原子光谱??吸收光谱
?1?1－1?（n＝3，4，5，…）
?氢原子光谱：巴耳末公式＝R?2n??λ???
轨道量子化和定态
?两个基本假设?频率条件：能级跃迁满足hν＝|E－E|
??氢原子轨道量子化：r＝nr????氢原子能量量子化：E＝E玻尔的原子模型?n解释氢原子光谱??线状谱：hν＝E－E（m＞n）????吸收光谱：hν＝E－E（m＜n）???局限性：不能解释复杂原子的光谱
??
???
22阴极射线是高速电子流??汤姆孙发现电子?电子的发现??揭示原子有复杂结构
???汤姆孙的原子模型称为枣糕模型
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mn2
n1
n1
2
mnmn
专题一 原子核式结构模型的建立
1．α粒子散射实验是物理学发展史上一个重要的实验，实验结果使人们对于物质结构的观念发生了根本性变化，从而否定了汤姆孙的原子结构的枣糕模型，卢瑟福核式结构模型建立的实验依据：绝大多数α粒子穿过金箔基本上不发生偏转；少数发生偏转；极少数发生大角度偏转．
2．卢瑟福依据α粒子散射实验结果提出核式结构模型：原子内部有一个带正电的原子
核，原子核体积很小，但几乎占原子的全部质量，电子在原子核外绕核运转．
(多选)下列关于原子结构的说法正确的是( ) A．电子的发现说明了原子内部还有复杂结构 B．α粒子散射实验揭示了原子的核式结构 C．α粒子散射实验中绝大多数都发生了较大偏转
D．α粒子散射实验中有的α粒子发生较大偏转是α粒子与原子发生碰撞所致 [解析] 电子的发现，证明了原子内部存在带正电的物质，α粒子的散射实验说明了原子内部很空旷，揭示了原子的内部结构，A、B正确；α粒子散射实验中极少数发生了较大偏转，发生较大偏转是α粒子与原子核之间相互排斥所致，C、D错误．
[答案] AB
1.关于α粒子的散射实验装置，下列说法正确的是( )
A．实验装置应放在真空中 B．金箔的厚度对实验无影响
C．如果把金箔改为铝箔，更容易观察到大角度散射现象 D．实验时，金箔、荧光屏和显微镜均固定不动
解析：选A.为防止其他物质对α粒子散射的影响，实验装置应放在真空中，A对；金箔的厚度越大，含的原子核越多，穿过的α粒子越少，B错；铝原子的原子核质量小，不易观察大角度散射现象，C错；实验时荧光屏和显微镜应转动观察，D错．
专题二 玻尔氢原子理论
1．氢原子的半径公式：rn＝nr1(n＝1，2，3，…)，其中r1为基态半径，又称玻尔半径，
2
r1＝0.53×10－10 m.
1
2．氢原子的能级公式：氢原子的能级公式：En＝2E1(n＝1，2，3，…)，其中E1为基态
n能量，E1＝－13.6 eV.
3．氢原子的能级图，如图所示
(1)能级图中的横线表示氢原子可能的能量状态——定态．
(2)横线左端的数字“1，2，3，…”表示量子数，右端的数字“－13.6，－3.4，…”表示氢原子的能级．
(3)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．
(4)带箭头的竖线表示原子由较高能级向较低能级跃迁，原子跃迁条件为：hν＝Em－En.
(多选)欲使处于基态的氢原子激发或电离，下列措施可行的是( ) A．用10.2 eV的光子照射 B．用11 eV的光子照射 C．用14 eV的光子照射
D．用10 eV的光子照射
[解析] 由氢原子能级图可求得E2－E1＝－3.4 eV－(－13.6 eV)＝10.2 eV，即10.2 eV是第二能级与基态之间的能量差，处于基态的氢原子吸收10.2 eV的光子后将跃迁到第一激发态，可使处于基态的氢原子激发，A项正确；Em－E1≠11 eV、Em－E1≠10 eV，即不满足玻尔理论关于跃迁的条件，B、D项错误；要使处于基态的氢原子电离，照射光的能量须不小于13.6 eV，而14 eV>13.6 eV，故用14 eV的光子照射可使基态的氢原子电离，C项正确．
[答案] AC
原子跃迁条件hν＝Em－En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．对于光子和原子作用而使原子电离时，只要入射光的能量E≥13.6 eV，原子就能吸收．对于实物粒子与原子作用使原子激发时，粒子能量大于或等于能级差即可．
原子跃迁发出的光谱线条数N＝Cn＝个氢原子有固定的跃迁路径．
2.如图为氢原子能级示意图的一部分，则氢原子( )
2
n（n－1）
2
，是一群氢原子，而不是一个，因为某一
A．从n＝4能级跃迁到n＝3能级比从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射出电磁波的波长长
B．从n＝5能级跃迁到n＝1能级比从n＝5能级跃迁到n＝4能级辐射出电磁波的速度大
C．处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率是一样的 D．从高能级向低能级跃迁时，氢原子核一定向外放出能量
解析：选A.氢原子从高能级跃迁到低能级辐射一定频率的光子．Em－En＝hν，能级差值越大辐射光子的频率越大，波长越短，E4－E3
高中物理 第十八章 原子结构本章优化总结教师用书 新人教版选修35
