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1、1 物理选修 3-5 第十八章：原子结构知识点汇总训练版知识点一、 电子的发现和汤姆生的原子模型：1、电子的发现：1897 年英国物理学家汤姆生，对阴极射线进行了一系列的研究，从而发现了电子。电子的发现说明：原子存在精细结构，从而打破了原子不可再分的观念。2、汤姆生的原子模型：1903 年汤姆生设想原子是一个带电小球，它的正电荷均匀分布在整个球体内，而带负电的电子镶嵌在正电荷中。 这就是汤姆生的枣糕式原子模型。知识点二、粒子散射实验和原子核结构模型1、粒子散射实验：1909 年，卢瑟福及助手盖革手吗斯顿完成实验装置的组成：放射源、金箔、荧光屏1精选学习资料 - - - - - - - - -
2、名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 9 页2 实验现象：a. 绝大多数粒子穿过金箔后，仍沿原来方向运动，不发生偏转。b. 有少数粒子发生较大角度的偏转c. 有极少数粒子的偏转角超过了90 度，有的几乎到达180 度，即被反向弹回。2、原子的核式结构模型：由于粒子的质量是电子质量的七千多倍，所以电子不会使粒子运动方向发生明显的改变，只有原子中的正电荷才有可能对粒子的运动产生明显的影响。如果正电荷在原子中的分布，像汤姆生模型那模均匀分布，穿过金箔的粒了所受正电荷的作用力在各方向平衡，粒了运动将不发生明显改变。散射实验现象证明，原子中正电荷不是均匀分布在原子中的。1911 年，卢
3、瑟福通过对粒子散射实验的分析计算提出原子核式结构模型：在原子中心存在一个很小的核，称为原子核，原子核集中了原子所有正电荷和几乎全部的质量，带负电荷的电子在核外空间绕核旋转。原子核半径小于1014-m,原子轨道半径约1010-m 。3、卢瑟福对实验结果的解释电子对粒子的作用忽略不计。因为原子核很小，大部分粒子穿过原子时离原子核很远，受到较小的库仑斥力，运动几乎不改变方向。极少数粒子穿过原子时离原子核很近，因此受到很强的库仑斥力，发生大角度散射。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 9 页3 4、核式结构的不足认为原子寿命的极短；
4、认为原子发射的光谱应该是连续的。知识点三、氢原子光谱1、光谱的种类：1发射光谱：物质发光直接产生的光谱。炽热的固体、液体及高温高压气体发光产生 连续光谱 ；稀薄气体发光产生 线状谱明线光谱 ，比方霓虹灯发光光谱就是线状光谱。不同元素的线状谱线不同，又称特征谱线。2 吸收光谱：连续谱线中某些频率的光被稀薄气体吸收后产生的光谱，元素能发射出何种频率的光，就相应能吸收何种频率的光。因此吸收光谱也可作元素的特征谱线。吸收光谱主要研究太阳光谱。2、氢原子的光谱是线状的这些亮线称为原子的特征谱线，即辐射波长是分立的。3、氢光谱规律公式：)11(122nmRm=1 、2、3 ，对于每个m，n=m+1,m+2
5、,m+3 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 9 页4 m=2 时，对应巴尔末系，其中有四条可见光，一条红色光、一条是蓝靛光、另外两条是紫光。4、光谱分析原理：利用元素的特征谱线 线状谱或吸收光谱 鉴别物质的分析方法。知识点四、波尔的原子模型1、卢瑟福的原子核式结构学说的困难：卢瑟福的原子核式结构学说跟经典的电磁理论发生矛盾 矛盾为：a 、 原子是不稳定的； b、 原子光谱是连续谱 ，1913 年玻尔丹麦在其基础上，把普朗克的量子理论运用到原子系统上，提出玻尔理论。2、玻尔理论的假设1电子轨道量子化假设：电子可能的轨道半径r
6、=n2r1， r1=0.053nm ，n=1 、2、3 . 。电子绕核旋转可能的轨道是分立的。2原子能量状态量子化定态假设：取氢原子电离时原子能量为0，即选定离核无限远处的电势能为零，用定积分求得 E1= -13.6ev. 21nEEn，E1 原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量，这些状态叫做定态。氢原子的各个定态的能量值，叫做它的能级。原子处于最低能级时电子在离核最近的轨道上运动，这种定态叫做基态；原子处于较高能级时电子在离核较远的轨道上运动的这些定态叫做 激发态。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结
7、- - - - - - -第 4 页，共 9 页5 3原子跃迁假设针对原子的线状谱提出：电子从能量较高的定态轨道跃迁到能量较低的定态轨道时，会放出光子。 电子吸收光子时会从能量较低的定态轨道跃迁到能量较高的轨道。末初E-Ehv。注：电子只吸收或发射特定频率的光子完成原子内的跃迁。如果要使电子电离，光子的能量与氢原子能量之和大于等于零即可。3、玻尔模型的局限性：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 9 页6 玻尔模型的成功之处在于它引入了量子概念提出了能级和跃迁的概念，能解释气体导电时发光的机理、氢原子的线状谱，局限之处在于它过
8、多地保留了经典理论经典粒子、轨道等，无法解释复杂原子的光谱。4、现代原子模型：电子绕核运动形成一个带负电荷的云团，对于具有波粒二象性的微观粒子，在一个确定时刻其空间坐标与动量不能同时测准，是这德国物理学家海森堡在1927 年提出的著名的测不准原理。现代量子理论认为电子的轨道只能用电子云来描述。针对性训练1、对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2、 在卢瑟福的粒子散射实验中， 有极少数粒子发生大角度偏转，其原因是精选学习资料 - - - - - -
9、- - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 9 页7 A原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上B正电荷在原子中是均匀分布的C原子中存在着带负电的电子D原子只能处于一系列不连续的能量状态中3、在粒子散射实验中，如果两个具有相同能量的粒子，从不同大小的角度散射出来，则散射角度大的这个粒子A更接近原子核B更远离原子核C受到一个以上的原子核作用D受到原子核较大的冲量作用4、卢瑟福通过对a 粒子散射实验结果的分析，提出A原子的核式结构模型B原子核内有中子存在C电子是原子的组成部分D原子核是由质子和中子组成的5、图中的圆点代表粒子散射实验中的原子核，带箭头的曲线代表粒子的径
10、迹，其中不可能发生的是： 6、根据粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型，图中虚线表示原子核所形成的电场的等势线，实线表示一个粒子的运动轨迹。在粒子从 a 运动到 b、再运动到 c 的过程中，以下说法正确的选项是( )A动能先增大，后减小B电势能先减小，后增大C电场力先做负功，后做正功，总功等于零D加速度先变小，后变大7、用光子能量为 E的单色光照射容器中处于基态的一群氢原子。停止照射后， 发现该容器内的氢能够释放出三种不同频率的光子，它们的频率由低到高依次为1、2、3，由此可精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 9 页
11、8 知，开始用来照射容器的单色光的光子能量可以表示为： h1； h3； h(1+2)； h(1+2+3) 以上表示式中A只有 正确B只有 正确C只有 正确D只有 正确8、现有 1200 个氢原子被激发到量子数为4 的能级上， 假设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？假设处在量子数为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11n。A2200 B2000 C1200 D24009、氢原子处于基态时，原子的能量为eV6.131E，问：1氢原子在n =4 的定态时，可放出几种频率的光？其中最小频率等于多少Hz？2假设要使处于基态的氢原子
12、电离，至少要用多大频率的电磁波照射此原子？10、对于基态氢原子，以下说法正确的选项是A、它能吸收10.2eV 的光子B、它能吸收11eV 的光子C、它能吸收14eV的光子D、它能吸收具有11eV 动能的电子的部分动能11、设氢原子的基态能量为E1。某激发态的能量为E ，则当氢原子从这一激发态跃迁到基态时， 所_ 填“ 辐射 ” 或“ 吸收 ” 的光子在真空中的波长为_。12、一些氢原子都处于量子数n=4 的激发态，这些氢原子在能级跃迁时123v3v2v1精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 9 页9 1能释放出多少种频率不同的光子？2在这些光子波长中的最小值是多少？请画能级图来答复这些问题精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 9 页