1、成才之路 物理路漫漫其修远兮 吾将上下而求索人教版 选修3-5 第十八章 原子结构成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-5 原子结构 第十八章 第十八章 章末小结成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-5 章末小结第十八章 第十八章 章末小结成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-5 规 律 方 法 2触 及 高 考 3考 题 探 析 4临 场 练 兵 5知 识 结 构 1第十八章 章末小结成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-5 知 识 结 构第十八章 章末小结成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-5 第十八章 章末
2、小结成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-5 第十八章 章末小结成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-5 规 律 方 法第十八章 章末小结成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-5 一、原子核式结构模型1 粒子散射实验(1)实验装置：如下图所示。(2)实验条件：金属箔是由重金属原子组成，很薄，厚度接近单原子的直径，全部设备装在真空环境中，因为 粒子很容易使气体电离，在空气中只能前进几厘米显微镜可在底盘上旋转，可在 360的范围内进行观察。第十八章 章末小结成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-5 (3)实验结果：粒子穿过金箔后，绝大
3、多数沿原方向前进，少数发生较大角度偏转，极少数偏转角度大于 90，甚至被弹回。粒子的大角度散射现象无法用汤姆孙的原子模型解释，粒子散射实验的结果揭示了：原子内部绝大部分是空的；原子内部有一个很小的“核”。第十八章 章末小结成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-5 2核式结构模型对 粒子散射实验的解释(1)因为原子核很小，原子的大部分空间是空的，大部分 粒子穿过金箔时离核很远，受到的库仑力很小，运动几乎不受影响，因而大部分 粒子穿过金箔后，运动方向几乎不改变。(2)只有少数 粒子从原子核附近飞过，受到原子核的库仑力较大，才发生较大角度的偏转。第十八章 章末小结成才之路 高中新课程
4、 学习指导 人教版 物理 选修3-5 3核式结构学说(1)核式结构学说：在原子的中心有一个很小的原子核，原子的全部正电荷和几乎全部的质量都集中在原子核内，电子绕核运转。(2)电子由离核近的轨道跃迁到离核远的轨道，能量增加，电势能增加，动能减少，受到的库仑力变小。第十八章 章末小结成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-5 关于 粒子散射实验，下列说法正确的是()A在实验中，观察到的现象是：绝大多数 粒子穿过金箔后，仍沿原来的方向前进，极少数发生了较大角度的偏转B使 粒子发生明显偏转的力来自带正电的核和核外电子，当 粒子接近核时，是核的斥力使 粒子发生明显偏转；当 粒子接近电子时，
5、是电子的吸引力使之发生明显偏转C实验表明：原子中心有一个极小的核，它占有原子体积的极小部分D实验表明：原子中心的核带有原子的全部正电荷和全部原子的质量第十八章 章末小结成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-5 解析：在粒子散射实验中，绝大多数粒子沿原方向运动，说明粒子未受到原子核明显的力的作用，也说明原子核相对原子来讲很小，原子内大部分空间是空的，故A、C对；极少数发生大角度偏转，说明受到金原子核明显力作用的空间在原子内很小，粒子偏转，而金原子核未动，说明金原子核的质量和电荷量远大于粒子的质量和电荷量，电子的质量远小于粒子，粒子打在电子上，粒子不会有明显偏转，故B错，D错。答案
6、：AC第十八章 章末小结成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-5 二、氢原子光谱问题1氢原子的能级图(1)能级图如图所示。第十八章 章末小结成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-5 (2)能级图中相关量意义的说明相关量表示意义能级图中的横线表示氢原子可能的能量状态定态横线左端的数字“1,2,3”表示量子数横线右端的数字“13.6，3.40”表示氢原子的能级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，原子跃迁的条件为hEmEn第十八章 章末小结成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-5 2
7、.能级跃迁的几个问题原子吸收能量后从低能级跃迁到高能级，放出能量后从高能级跃迁到低能级，不论是哪一种跃迁都要注意以下几个方面的问题：(1)一群原子和一个原子氢原子核外只有一个电子，这个电子在某个时刻只能处在某一个可能的轨道上，在某段时间内，由某一轨道跃迁到另一个轨道时，可能的情况只有一种，但是如果容器中盛有大量的氢原子，这些原子的核外电子跃迁时就会有各种情况出现了。第十八章 章末小结成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-5 (2)跃迁与电离根据玻尔理论，当原子从低能态向高能态跃迁时，必须吸收光子才能实现。相反，当原子从高能态向低能态跃迁时，必须辐射光子才能实现，不管是吸收还是辐
8、射光子，其光子的能量都必须等于这两个能级的能量差。欲想把处于某一定态的原子的电子电离出去，就需要给原子一定的能量如使氢原子从n1 的基态上升到 n的状态，这个能量的大小至少为13.6eV。第十八章 章末小结成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-5 (3)间接跃迁和直接跃迁原子从一种能量状态跃迁到另一种能量状态时，有时可能是直接跃迁，有时可能是间接跃迁。两种情况下辐射(或吸收)光子的频率可能不同。(4)入射光子与入射电子若是在光子的激发下引发原子的跃迁，则要求光子的能量必须等于原子的某两个能级差值；若是在电子的碰撞下引起原子的跃迁，则要求电子的能量必须大于或等于原子的某两个能级差
9、值，两种情况有所不同，要引起注意。第十八章 章末小结成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-5 氢原子处于基态时，原子的能量为 E113.6eV，问：(1)氢原子在 n4 的定态时，可放出几种光子？(2)若要使处于基态的氢原子电离，至少要用多大频率的光子照射此原子？解析：原子处于 n1 的定态，这时原子对应的能量最低，这一定态是基态，其他的定态均是激发态，原子处于激发态时，不稳定，会自动地向基态跃迁，而跃迁的方式又多种多样。要使处于基态的氢原子电离，就是要使氢原子第一条可能轨道上的电子获得能量脱离原子核的引力束缚。第十八章 章末小结成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选
10、修3-5 (1)当氢原子从 n4 的定态向基态跃迁，可释放出如图所示的 6 种不同频率的光子。(2)hEE113.6eV2.1761018J得 EE1h2.17610186.631034 Hz3.281015Hz第十八章 章末小结成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-5 答案：(1)6种(2)3.281015Hz点评：要使处于基态的氢原子电离，照射光的最小频率为3.281015Hz，若照射光频率高于这一值，使氢原子电离后多余的能量转化为电子的动能。第十八章 章末小结成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-5 触 及 高 考第十八章 章末小结成才之路 高中新课程 学
11、习指导 人教版 物理 选修3-5 近几年高考对本章内容考查较少，考查重点是玻尔理论、氢原子光谱及氢原子的能级结构和能级公式，有时单独考查，有时与其他知识综合考查。考查形式有选择题、填空题。第十八章 章末小结成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-5 考 题 探 析第十八章 章末小结成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-5 (2014山东理综，39)氢原子能级如图，当氢原子从 n3 跃迁到 n2 的能级时，辐射光的波长为 656nm。以下判断正确的是_。(双选，填正确答案标号)A氢原子从 n2 跃迁到 n1 的能级时，辐射光的波长大于 656nmB用波长为 325n
12、m 的光照射，可使氢原子从 n1 跃迁到 n2 的能级第十八章 章末小结成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-5 C一群处于 n3 能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生 3 种谱线D用波长为 633nm 的光照射，不能使氢原子从 n2 跃迁到 n3 的能级解析：氢原子从第 2 能级跃迁到第 1 能级的能量要大于从第 3 能级跃迁到第 2 能级的能量，由 Ehc知，能量越大，波长越小可得选项 A 错误；第十八章 章末小结成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-5 波长 325nm 的光子能量为 Ehc3.825eV，小于第 1、2 能级的能量差，故不能使氢原子从第
13、1 能级跃迁到第 2 能级，选项B 错误；从第 3 能级向低能级跃迁时可以发出 3 种不同频率的光，选项 C 正确；波长 633nm 的光子能量为 Ehc1.96eV，小于第 2、3 能级的能量差，故不能使氢原子从第 2 能级跃迁到第 3 能级，选项 D 正确。答案：CD第十八章 章末小结成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-5 临 场 练 兵第十八章 章末小结成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-5 1(2015安徽理综，14)图示是 粒子(氦原子核)被重金属原子核散射的运动轨迹，M、N、P、Q 是轨迹上的四点，在散射过程中可以认为重金属原子核静止不动。图中所
14、标出的 粒子在各点处的加速度方向正确的是()第十八章 章末小结成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-5 AM点 BN点CP点DQ点答案：C解析：粒子与重金属原子核之间的库仑力提供粒子的加速度，方向沿粒子与原子核的连线且指向粒子，则四个选项中只有P点处的加速度方向符合实际，故C项正确。第十八章 章末小结成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-5 2(2012北京理综，13)一个氢原子从n3能级跃迁到n2能级，该氢原子()A放出光子，能量增加 B放出光子，能量减少C吸收光子，能量增加D吸收光子，能量减小答案：B解析：根据玻尔理论，n3能级对应的能量E31.51eV，n
15、2能级对应的能量E23.4eV，所以从n3能级跃迁到n2能级要放出光子，能量减少，选项B正确，选项A、C、D错误。第十八章 章末小结成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-5 3(2010新课标全国卷，34)用频率为 0 的光照射大量处于基态的氢原子，在所发射的光谱中仅能观测到频率分别为 1、2、3 的三条谱线，且 321，则_。(填入正确选项前的字母)A01 B321C0123D111213第十八章 章末小结成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-5 答案：B解析：频率为 0的光照射处于基态的氢原子后，能观测到三种不同频率的光子，意味着吸收频率为 0的光子后，氢原
16、子处于第二激发态，从能级图可以判断 E3E2E1。又由公式 hE，则有 321，B 项正确。第十八章 章末小结成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-5 4(2013江苏物理，12)根据玻尔原子结构理论，氦离子(He)的能级图如图所示。电子处在 n3 轨道上比处在 n5 轨道上离氦核的距离_(选填“近”或“远”)。当大量 He处在 n4 的激发态时，由于跃迁所发射的谱线有_条。第十八章 章末小结成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-5 答案：近 6解析：根据玻尔理论知，电子所处的能量越低，离核越近；大量 He向低能级跃迁时放出的谱线条数为nn126 条。第十八章
17、章末小结成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-5 5(2014浙江理综，自选模块，14)玻尔氢原子模型成功解释了氢原子光谱的实验规律，氢原子能级图如图所示。当氢原子从 n4 的能级跃迁到 n2 的能级时，辐射出频率为_Hz 的光子。用该频率的光照射逸出功为 2.25eV 的钾表面，产生的光电子的最大初动能为_eV。(电子电量 e1.601019C，普朗克常量 h6.631034Js)第十八章 章末小结成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-5 答案：6.21014 0.30解析：氢原子从 n4 的能级跃迁到 n2 的能级时，释放出光子的能量为 E0.85eV(3.40eV)2.55eV，由 hE解得光子的频率 6.21014Hz。用此光照射逸出功为 2.25eV的钾时，由光电效应方程知，产生光电子的最大初动能为 EkhW(2.552.25)eV0.30eV。