《山东省冠县武训高级中学高三物理总复习 16.1原子结构 氢原子光谱课件2.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《山东省冠县武训高级中学高三物理总复习 16.1原子结构 氢原子光谱课件2.ppt（31页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、16.1 16.1 原子结构原子结构 氢原子光谱氢原子光谱高三总复习高三总复习 选修选修3-53-52021/8/8 星期日1一、原子结构一、原子结构1 1电子的发现：电子的发现：18971897年，英国物理学家年，英国物理学家汤姆孙汤姆孙发现了电子发现了电子.2 2原子的核式结构模型原子的核式结构模型 在原子中心有一个很小的核叫原子核，原子全部的正电在原子中心有一个很小的核叫原子核，原子全部的正电荷和几乎全部质量都集中在原子荷和几乎全部质量都集中在原子核核上，带负电的电子在核外上，带负电的电子在核外空间绕核高速旋转空间绕核高速旋转 使人们认识到原子不是组成物质的最小微粒，原子本使人们认识到原
2、子不是组成物质的最小微粒，原子本身还有结构，揭开了研究原子结构的序幕。身还有结构，揭开了研究原子结构的序幕。意义意义2021/8/8 星期日2二、二、粒子散射实验粒子散射实验（1 1）绝大多数绝大多数粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进（2 2）少数少数粒子发生了大角度偏转粒子发生了大角度偏转（3 3）极少数极少数粒子甚至被撞了回来粒子甚至被撞了回来2 2粒子散射实验的现象粒子散射实验的现象2021/8/8 星期日32建立核式结构模型的要点建立核式结构模型的要点(1)核外电子不会使核外电子不会使粒子的速度发生明显改变粒子的速度发生明显改变(2)汤姆孙
3、模型不能解释汤姆孙模型不能解释粒子的大角度散射粒子的大角度散射(3)少数少数粒子发生了大角度偏转，甚至反弹回来，表明这些粒子发生了大角度偏转，甚至反弹回来，表明这些粒子在原子中的某个地方受到了质量、电量均比它本身大粒子在原子中的某个地方受到了质量、电量均比它本身大得多的物体的作用得多的物体的作用(4)绝大多数绝大多数粒子在穿过厚厚的金原子层而运动方向没有明显粒子在穿过厚厚的金原子层而运动方向没有明显变化，说明原子中绝大部分是空的原子的质量、电量都集变化，说明原子中绝大部分是空的原子的质量、电量都集中在体积很小的原子核上中在体积很小的原子核上2021/8/8 星期日4原子的核式结构的提出原子的核
4、式结构的提出1、在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核、在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核2、原原子子的的全全部部正正电电荷荷和和几几乎乎全全部部质质量量都都集集中中在在原原子子核里核里3、带负电的电子在核外空间绕着核旋转、带负电的电子在核外空间绕着核旋转原子的半径原子的半径约为约为10-10米、米、原子核半径原子核半径约是约是10-15米，米，两者相差十两者相差十万多倍。万多倍。2021/8/8 星期日5例、图为卢瑟福和他的同事们做例、图为卢瑟福和他的同事们做粒子散射实验的装置示意图，粒子散射实验的装置示意图，荧光屏和显微镜一起分别放在图中的荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A、B、C、D
5、四个位置时，四个位置时，观察到的现象描述正确的是观察到的现象描述正确的是()A.在在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多B.在在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数只比在位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数只比在A位位置时稍少些置时稍少些C.在在C、D位置时，屏上观察不到闪光位置时，屏上观察不到闪光D.在在D位置时，屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少位置时，屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少AD 2021/8/8 星期日6三、氢原子光谱三、氢原子光谱1 1光谱：用光栅和棱镜可以把光按波长展开，获得光的光谱：用光栅和棱镜可以把光按波长展开，
6、获得光的波长波长(频率频率)成分成分和和强度分布强度分布的记录，即光谱的记录，即光谱连续光谱连续光谱明线光谱明线光谱吸收光谱吸收光谱 光谱是连在一起的光带，包含有从红光到紫光连续分布各光谱是连在一起的光带，包含有从红光到紫光连续分布各种色光的光谱种色光的光谱 只含有一些不连续的亮线，只含有一些不连续的亮线，不同原子发光的亮线位置不同原子发光的亮线位置不同，不同，亮线叫谱线，各条谱线对应不同波长的光亮线叫谱线，各条谱线对应不同波长的光 在连续谱的背景上出现一些不连续的暗线，在连续谱的背景上出现一些不连续的暗线，光谱中的光谱中的暗谱线，也是原子的特征谱线暗谱线，也是原子的特征谱线2021/8/8
7、星期日7连续光谱经过氢气的光谱连续光谱经过氢气的光谱2021/8/8 星期日8 光光 谱谱发发射射光光谱谱定义：由发光体直接产生的光谱定义：由发光体直接产生的光谱连续光谱连续光谱产生条件：产生条件：炽热的固体、液体炽热的固体、液体和和高压气体高压气体发发光形成的光形成的光谱的形式：光谱的形式：连续连续分布，一切波长的光都有分布，一切波长的光都有线状光谱线状光谱（原子光谱）（原子光谱）产生条件：产生条件：稀薄气体、金属蒸气发光稀薄气体、金属蒸气发光形成的光谱形成的光谱光谱形式：一些光谱形式：一些不连续的明线不连续的明线组成，不同组成，不同元素的明线光谱不同（又叫特征光谱）元素的明线光谱不同（又叫
8、特征光谱）吸吸收收光光谱谱定义：连续光谱中某些波长的光被物质吸收后产生的定义：连续光谱中某些波长的光被物质吸收后产生的光谱光谱产生条件：产生条件：炽热的白光通过温度较白光低炽热的白光通过温度较白光低的气体后，的气体后，再再色散色散形成的形成的光谱形式：用分光镜观察时，见到连续光谱背景上光谱形式：用分光镜观察时，见到连续光谱背景上出现出现一些暗线一些暗线（与（与特征谱线特征谱线相对应）相对应）2021/8/8 星期日9原子光谱原子光谱每一种原子都有自己特定的原子光谱，不每一种原子都有自己特定的原子光谱，不同原子，其原子光谱均不同同原子，其原子光谱均不同每一种光谱-印记指纹指纹2021/8/8 星
9、期日102光谱分析：光谱分析：利用特征谱线来鉴别物质和确定物质的组成成分的方法利用特征谱线来鉴别物质和确定物质的组成成分的方法3氢原子光谱的实验规律氢原子光谱的实验规律 1885年，巴耳末对当时已知的，在可见光区的年，巴耳末对当时已知的，在可见光区的4条谱线条谱线作了分析，发现这些谱线的波长可以用一个公式表示：作了分析，发现这些谱线的波长可以用一个公式表示：除了巴耳末系，后来发现的氢光谱在红外和紫外光区的其除了巴耳末系，后来发现的氢光谱在红外和紫外光区的其它谱线也都满足与它谱线也都满足与巴耳末公式类似的关系式。巴耳末公式类似的关系式。2021/8/8 星期日11巴尔末的研究氢原子光谱巴尔末的研
10、究氢原子光谱（里德伯常数：R=1.09677581107m-1)（可见光区）（可见光区）2021/8/8 星期日12氢原子的能级图-13.6-3.4-1.51-0.85-0.540 eVnE/E/eVeV 基态基态基态基态激激激激发发发发态态态态赖曼系赖曼系赖曼系赖曼系巴巴巴巴耳耳耳耳末末末末系系系系帕帕帕帕邢邢邢邢系系系系布布布布喇喇喇喇开开开开系系系系普普普普丰丰丰丰德德德德系系系系2021/8/8 星期日13氢原子光谱的其他线系氢原子光谱的其他线系赖曼线系赖曼线系 红红外外区区还还有有三三个个线线系系帕邢线系帕邢线系布喇开系布喇开系普丰特线系普丰特线系紫紫外外线线区区2021/8/8 星
11、期日14三、玻尔的原子模型三、玻尔的原子模型以假说的形式提出来的，包括以下三方面内容以假说的形式提出来的，包括以下三方面内容1.1.轨道假设：即轨道是轨道假设：即轨道是量子化量子化的，只能是某些分立的值的，只能是某些分立的值.2.2.定态假设：即不同的轨道对应着不同的定态假设：即不同的轨道对应着不同的能量能量状态，这些状态状态，这些状态中原子是中原子是稳定稳定的，不向外辐射能量的，不向外辐射能量.3.跃迁假设：原子在不同的状态下具有不同的跃迁假设：原子在不同的状态下具有不同的能量能量，从一个定，从一个定态向另一个定态跃迁时要态向另一个定态跃迁时要射辐射辐或或吸收吸收一定频率的光子，该光子一定频
12、率的光子，该光子的能量等于这两个状态的的能量等于这两个状态的能级差能级差在玻尔原子模型中，各状态对应的能量值叫能级在玻尔原子模型中，各状态对应的能量值叫能级4、能级、能级能量最低的状态叫做能量最低的状态叫做基态基态；其他能量状态叫激发态；其他能量状态叫激发态.5、基态与激发态、基态与激发态6 6、光子的发射与吸收、光子的发射与吸收 原子由激发态向基态跃迁时原子由激发态向基态跃迁时辐射辐射出光子，由基态向激发态跃出光子，由基态向激发态跃迁时要迁时要吸收吸收光子光子.光子的频率与能级的关系：光子的频率与能级的关系：h=Em-Enh=Em-En.2021/8/8 星期日15 玻玻尔尔从从上上述述假假
13、设设出出发发，利利用用库库仑仑定定律律和和牛牛顿顿运运动动定定律，计算出了氢的电子可能的轨道半径和对应的能量律，计算出了氢的电子可能的轨道半径和对应的能量氢氢原原子子能能级级7、玻尔理论对氢光谱的解释、玻尔理论对氢光谱的解释2021/8/8 星期日16氢原子的能级图-13.6-3.4-1.51-0.85-0.540 eVnE/E/eVeV 基态基态基态基态激激激激发发发发态态态态赖曼系赖曼系赖曼系赖曼系巴巴巴巴耳耳耳耳末末末末系系系系帕帕帕帕邢邢邢邢系系系系布布布布喇喇喇喇开开开开系系系系普普普普丰丰丰丰德德德德系系系系7、玻尔理论对氢光谱的解释、玻尔理论对氢光谱的解释当光子能量大于或等于当光
14、子能量大于或等于13.6 eV时，也可以被氢原子吸收，使氢时，也可以被氢原子吸收，使氢原子电离；当氢原子吸收的光子原子电离；当氢原子吸收的光子能量大于能量大于13.6 eV，氢原子电离，氢原子电离后，电子具有一定的初动能后，电子具有一定的初动能2021/8/8 星期日178 8、玻尔模型中电子运动有关计算问题、玻尔模型中电子运动有关计算问题氢原子在各个不同的能量状态对应不同的电子轨道，电子绕氢原子在各个不同的能量状态对应不同的电子轨道，电子绕核做圆周运动的动能和系统的电势能之和即为原子的能量，核做圆周运动的动能和系统的电势能之和即为原子的能量，即即E En nE Ek kE Ep p.(1)(
15、1)电子运动的速度、周期、动能与半径的关系电子运动的速度、周期、动能与半径的关系2021/8/8 星期日188 8、玻尔模型中电子运动有关计算问题、玻尔模型中电子运动有关计算问题(3)(4)系统的电势能变化根据库仑力做功来判断：靠近核，系统的电势能变化根据库仑力做功来判断：靠近核，库仑力对电子做正功，系统电势能减小；远离核，库仑力对库仑力对电子做正功，系统电势能减小；远离核，库仑力对电子做负功，系统电势能增加电子做负功，系统电势能增加2021/8/8 星期日194三个原子模型的对比三个原子模型的对比实验实验基基础础原子原子结结构构成功和局限成功和局限“枣枣糕糕”模型模型电电子的子的发现发现原子
16、是一个球体，正原子是一个球体，正电电荷均匀分布在整个球内，荷均匀分布在整个球内，电电子子镶镶嵌在其中嵌在其中可解可解释释一些一些实验现实验现象，象，但无法但无法说说明明粒子散粒子散射射实验实验核式核式结结构型模构型模卢卢瑟福瑟福的的粒子粒子散射散射实实验验原子的中心有一个很小原子的中心有一个很小的核，全部正的核，全部正电电荷和几荷和几乎全部乎全部质质量集中在核内，量集中在核内，电电子在核外运子在核外运动动成功解成功解释释了了粒子散粒子散射射实验实验，无法解，无法解释释原原子的子的稳稳定性及原子光定性及原子光谱谱的分立特征的分立特征玻玻尔尔的的原子模原子模型型氢氢原子原子光光谱谱的的研究研究在核
17、式在核式结结构模型基构模型基础础上，上，引入量子引入量子观观念念成功解成功解释释了了氢氢原子光原子光谱谱及原子的及原子的稳稳定性，定性，不能解不能解释较释较复复杂杂原子原子的光的光谱现谱现象象2021/8/8 星期日20A.A.动能先增大，后减小动能先增大，后减小B.B.电势能先减小，后增大电势能先减小，后增大C.C.电场力先做负功，后做正功，总功等于零电场力先做负功，后做正功，总功等于零D.D.加速度先变小，后变大加速度先变小，后变大1 1、根据、根据粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模粒子散射实验，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，实线表示型，图
18、中虚线表示原子核所形成的电场的等势线，实线表示一个一个粒子的运动轨迹粒子的运动轨迹.在在粒子从粒子从a a运动到运动到b b，再运动到，再运动到c c的的过程中，下列说法中正确的是过程中，下列说法中正确的是()C2021/8/8 星期日212 2、如图所示，氢原子从、如图所示，氢原子从n n22的某一能级跃迁到的某一能级跃迁到n n=2=2的能级，辐的能级，辐射出能量为射出能量为2.55eV2.55eV的光子的光子.问最少要给基态的氢原子提供多少问最少要给基态的氢原子提供多少电子伏特的能量，才能使它辐射上述能量的光子？请在图中画电子伏特的能量，才能使它辐射上述能量的光子？请在图中画出获得该能量
19、后的氢原子可能的辐射跃迁图出获得该能量后的氢原子可能的辐射跃迁图.2021/8/8 星期日22 解解析析：氢氢原原子子从从n2的的某某一一能能级级跃跃迁迁到到n=2的能级，满足：的能级，满足：h=En-E2=2.55eV En=h+E2=-0.85eV，所以，所以n=4.基基态态氢氢原原子子要要跃跃迁迁到到n=4的的能能级级，应应提提供供：D DE=E4-E1=12.75eV，跃迁图如下图所示跃迁图如下图所示 2021/8/8 星期日23B3 3、氢原子辐射出一个光子后，则、氢原子辐射出一个光子后，则()A.A.电子绕核旋转的半径增大电子绕核旋转的半径增大B.B.电子的动能增大电子的动能增大C
20、.C.氢原子的电势能增大氢原子的电势能增大D.D.原子的能级值增大原子的能级值增大4、用用频频率率为为0的的光光照照射射大大量量处处于于基基态态的的氢氢原原子子，在在所所发发射射的的光光谱谱中中仅仅能能观观测测到到频频率率分分别别为为1、2、3的的三三条条谱线谱线，且，且321，则则()B2021/8/8 星期日24 5.根根据据玻玻尔尔理理论论，氢氢原原子子的的电电子子由由外外层层轨轨道道跃跃迁迁到到内内层层轨轨道道后后，下下列列说说法法中中正正确确的的是是()A原子的能量增加，电子的动能减少原子的能量增加，电子的动能减少 B原子的能量增加，电子的动能增加原子的能量增加，电子的动能增加 C原
21、子的能量减少，电子的动能减少原子的能量减少，电子的动能减少 D原子的能量减少，电子的动能增加原子的能量减少，电子的动能增加 D2021/8/8 星期日256.已已知知氢氢原原子子的的能能级级规规律律为为E1=-13.6eV、E2=-3.4eV、E3=-1.51eV、E4=-0.85eV.现现用用光光子子能能量量介介于于11eV12.5eV范范围围内内的的光光去去照照射射一一大大群群处处于于基基态态的的氢氢原原子子，则则下下列列说说法法中中正确的是正确的是()A照射光中可能被基照射光中可能被基态氢态氢原子吸收的光子只有原子吸收的光子只有1种种B照照射射光光中中可可能能被被基基态态氢氢原原子子吸吸
22、收收的的光光子子有有无无数数种种 C激激发发后的后的氢氢原子原子发发射的不同能量的光子最多有射的不同能量的光子最多有4种种D激激发发后的后的氢氢原子原子发发射的不同能量的光子最多有射的不同能量的光子最多有2种种A2021/8/8 星期日26 8.氢氢原原子子在在基基态态时时轨轨道道半半径径r1=0.5310-10m，能能量量E1=-13.6eV.求求氢氢原原子子处处于于基基态态时时：(1)电电子子的的动动能能；(2)原原子子的的电电势势能能；(3)用波长是多少的光照射可使其电离？用波长是多少的光照射可使其电离？(已知已知h=6.6310-34Js)解析：解析：(1)设处于基态的氢原子核外电子速
23、度为设处于基态的氢原子核外电子速度为v1，则，则k2021/8/8 星期日279.氢氢原原子子在在基基态态时时的的能能级级为为E113.6 eV，其其电电子子的的轨轨道道半半径径为为r10.531010 m，求：，求：(1)电子在第一条轨道上的电势能电子在第一条轨道上的电势能(2)要使基态原子电离，至少要吸收多高频率的电磁波？要使基态原子电离，至少要吸收多高频率的电磁波？(2)吸收光子的最低能量至少要等于氢原子的电离能量，设此光吸收光子的最低能量至少要等于氢原子的电离能量，设此光子最低频率为子最低频率为0.由由h0EE113.6 eV，得，得2021/8/8 星期日2810、氢氢原原子子的的部
24、部分分能能级级如如图图1525所所示示，已已知知可可见见光光的的光光子能量在子能量在1.62 eV到到3.11 eV之间由此可推知，氢原子之间由此可推知，氢原子()A从高能级向从高能级向n1能级跃迁时能级跃迁时发出的光的波长比可见光的长发出的光的波长比可见光的长B从高能级向从高能级向n2能级跃迁时能级跃迁时发出的光均为可见光发出的光均为可见光C从高能级向从高能级向n3能级跃迁时能级跃迁时发出的光的频率比可见光的高发出的光的频率比可见光的高D从从n3能级向能级向n2能级跃迁能级跃迁时发出的光为可见光时发出的光为可见光D2021/8/8 星期日292021/8/8 星期日309、静夜四无邻，荒居旧
25、业贫。2022/11/272022/11/27Sunday,November 27,202210、雨中黄叶树，灯下白头人。2022/11/272022/11/272022/11/2711/27/2022 8:06:35 AM11、以我独沈久，愧君相见频。2022/11/272022/11/272022/11/27Nov-2227-Nov-2212、故人江海别，几度隔山川。2022/11/272022/11/272022/11/27Sunday,November 27,202213、乍见翻疑梦，相悲各问年。2022/11/272022/11/272022/11/272022/11/2711/27
26、/202214、他乡生白发，旧国见青山。27 十一月 20222022/11/272022/11/272022/11/2715、比不了得就不比，得不到的就不要。十一月 222022/11/272022/11/272022/11/2711/27/202216、行动出成果，工作出财富。2022/11/272022/11/2727 November 202217、做前，能够环视四周；做时，你只能或者最好沿着以脚为起点的射线向前。2022/11/272022/11/272022/11/272022/11/279、没有失败，只有暂时停止成功！。2022/11/272022/11/27Sunday,Nov
27、ember 27,202210、很多事情努力了未必有结果，但是不努力却什么改变也没有。2022/11/272022/11/272022/11/2711/27/2022 8:06:36 AM11、成功就是日复一日那一点点小小努力的积累。2022/11/272022/11/272022/11/27Nov-2227-Nov-2212、世间成事，不求其绝对圆满，留一份不足，可得无限完美。2022/11/272022/11/272022/11/27Sunday,November 27,202213、不知香积寺，数里入云峰。2022/11/272022/11/272022/11/272022/11/271
28、1/27/202214、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。27 十一月 20222022/11/272022/11/272022/11/2715、楚塞三湘接，荆门九派通。十一月 222022/11/272022/11/272022/11/2711/27/202216、少年十五二十时，步行夺得胡马骑。2022/11/272022/11/2727 November 202217、空山新雨后，天气晚来秋。2022/11/272022/11/272022/11/272022/11/279、杨柳散和风，青山澹吾虑。2022/11/272022/11/27Sunday,November 27
29、,202210、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。2022/11/272022/11/272022/11/2711/27/2022 8:06:36 AM11、越是没有本领的就越加自命不凡。2022/11/272022/11/272022/11/27Nov-2227-Nov-2212、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。2022/11/272022/11/272022/11/27Sunday,November 27,202213、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。2022/11/272022/11/272022/11/272022/11/2711/27/202214、意志坚强的人能把
30、世界放在手中像泥块一样任意揉捏。27 十一月 20222022/11/272022/11/272022/11/2715、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。十一月 222022/11/272022/11/272022/11/2711/27/202216、业余生活要有意义，不要越轨。2022/11/272022/11/2727 November 202217、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。2022/11/272022/11/272022/11/272022/11/27MOMODA POWERPOINTLorem ipsum dolor sit amet,consectetur adipiscing elit.Fusce id urna blandit,eleifend nulla ac,fringilla purus.Nulla iaculis tempor felis ut cursus.感感 谢谢 您您 的的 下下 载载 观观 看看专家告诉2021/8/8 星期日31