第四十七讲：原子结构 氢原子光谱
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一、原子的核式结构模型 [知识梳理]
1．电子的发现：1897年，英国物理学家汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子． 2．原子的核式结构 (1)α粒子散射实验的结果
绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但 ______α粒子发生了大角度偏转，________α粒子甚至被撞了 回来，如图1所示．
(2)卢瑟福的原子核式结构模型
图1
在原子的中心有一个很小的核，叫__________，原子的所有正电荷和几乎____________都集中在原子核里，带负电的________在核外绕核旋转．
(3)原子核的尺度：原子核直径的数量级为________ m，原子直径的数量级约为________ m.
二、氢原子光谱 [知识梳理]
1．线状谱、连续谱、吸收谱的产生
(1)线状谱：由稀薄气体或金属蒸气所发出的光谱为线状光谱，不同元素的谱线不同，又称为原子的特征谱线．
(2)连续谱：由炽热固体、液体及高压气体发光所发射的光谱均为连续光谱．
(3)吸收谱：连续光谱中某波长的光波被吸收后出现的暗线．太阳光谱就是典型的吸收光谱．
2．光谱分析：利用每种原子都有自己的特征谱线可以用来鉴别物质和确定物质的组成成 分，且灵敏度很高．在发现和鉴别化学元素上有着重大的意义． 特别提醒 光谱的分类
三、玻尔原子模型、能级 [知识梳理] 1．玻尔原子模型
(1)轨道假设：原子中的电子在库仑引力的作用下，绕原子核做圆周运动，电子绕核运动的可能轨道是____________的．
(2)定态假设：电子在不同的轨道上运动时，原子处于不同的状态，因而具有不同的能量，即原子的能量是____________的．这些具有确定能量的稳定状态称为定态，在各个定态中，原子是________的，不向外辐射能量．
(3)跃迁假设：原子从一个能量状态向另一个能量状态跃迁时要________或________一定频率的光子，光子的能量等于两个状态的__________，即hν＝________. 2．能级：在玻尔理论中，原子各个可能状态的________叫能级．
3．基态和激发态：原子能量________的状态叫基态，其他能量(相对于基态)较高的状态叫激发态．
4．量子数：现代物理学认为原子的可能状态是__________的，各状态可用正整数1,2,3，…表示，叫做量子数，一般用n表示． 5．氢原子的能级和轨道半径 (1)氢原子半径公式
rn＝________r1(n＝1,2,3，…)，其中r1为基态半径，也称为玻尔半径，r1＝____________ m.
(2)氢原子能级公式
En＝________E1(n＝1,2,3，…)，其中E1为氢原子基态的能量值，E1＝________ eV.
考点一 原子结构与α粒子散射实验 典例剖析
例1 (1)卢瑟福和他的助手做α粒子轰击金箔实验，获得了重要发现，关于α粒子散射实验的结果，下列说法正确的是 ( ) A．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
C．证明了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里 D．说明了原子中的电子只能在某些轨道上运动
(2)英国物理学家卢瑟福用α粒子轰击金箔，发现了α粒子的散射现象．下列图中，O表示金原子核的位置，则能正确表示该实验中经过金原子核附近的α粒子的运动轨迹的是图中的 ( )
跟踪训练1 在卢瑟福进行的α粒子散射实验中，少数α粒子发生大角度偏转的原因是( ) A．正电荷在原子中是均匀分布的
B．原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上 C．原子中存在着带负电的电子 D．原子核中有中子存在
考点二 氢原子能级图及原子跃迁问题 考点解读
氢原子的能级图(如图2所示)
图2
(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，－3.40…”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. 特别提醒 1.能级越高，量子数越大，轨道半径越大，电子的动能越小，但原子的能量肯定随能级的升高而变大．
n(n－1)2＝2．原子跃迁发出的光谱线条数N＝Cn，是一群氢原子，而不是一个． 2典例剖析
例2 如图3为氢原子能级图，可见光的光子能量范围约为1.61～ 3.10 eV，则下列说法正确的是 ( ) A．大量处在n＝3能级的氢原子向n＝2能级跃迁时，发出的光
是紫外线
B．大量处在n＝4能级的氢原子向低能级跃迁过程中会发出红 图3 外线
C．大量处在n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，最容易表现出衍射现象的是由n＝4向
n＝3能级跃迁辐射出的光子
D．用能量为10.3 eV的电子轰击，可以使基态的氢原子受激发
思维突破 1.一个原子和一群原子的区别：一个氢原子只有一个电子，在某个时刻电子只能在某一个可能的轨道上，当电子从一个轨道跃迁到另一个轨道上时，可能情况有多
n(n－1)
种C2，但产生的跃迁只有一种．而如果是大量的氢原子，这些原子的核外电子n＝2跃迁时就会出现所有的可能情况．
2．入射光子和入射电子的区别：若是在光子的激发下引起原子跃迁，则要求光子的能量必须等于原子的某两个能级差；若是在电子的碰撞下引起的跃迁，则要求电子的能量必须大于或等于原子的某两个能级差．两种情况有所区别． 跟踪训练2 某光电管的阴极为金属钾制成的，它的逸出功为2.21 eV，如图4是氢原子的能级图，一群处于n＝4能级的氢原子向 低能级跃迁时，辐射的光照射到该光电管的阴极上，这束光中能 使金属钾发生光电效应的光谱线条数是 ( ) A．2条 B．4条 C．5条 D．6条
图4
47原子结构 氢原子光谱
