1、原子结构原 子 核（选 考）原子结构第十五章一、玻尔的原子模型玻尔原子模型是以假说的形式提出来的，它包括以下三方面的内容:1.轨道假设：即轨道是的，只能是某些分立的值.2.定态假设：即不同的轨道对应着不同的状态，这些状态中原子是的，不向外辐射能量.量子化能量稳定23.跃迁假设：原子在不同的状态下具有不同的，从一个定态向另一个定态跃迁时要或一定频率的光子，该光子的能量等于这两个状态的.二、能级在玻尔原子模型中，原子的可能状态是的，因此各状态对应的能量也是的，这些能量值叫能级.能量辐射吸收能级差不连续不连续三、基态与激发态能量最低的状态叫做；其他能量状态叫激发态.四、光子的发射与吸收原子由激发态向
2、基态跃迁时出光子，由基态向激发态跃迁时要光子.光子的频率与能级的关系：.基态辐射吸收h=Em-En 五、氢原子的能级公式和轨道公式设基态轨道的半径为r1,量子数为n的激发态轨道半径为rn,则有rn=(n=1,2,3,).设基态能量为E1,量子数为n的激发态能量为En,则有En=(n=1,2,3,).对于氢原子而言，r1=0.5310-10m,E1=-13.6eV.n2r1 原子的核式结构模型卢瑟福通过对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卢瑟福精确统计了向各个方向散射的粒子的数目，提出了原子的核式结构
3、模型；在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核.原子的全部正电荷与几乎全部质量都集中在原子核里；带负电的电子在核外的空间运动.答案为A选项.分析原子结构时，容易将原子结构与原子核结构混淆.原子结构解释的是原子核和电子的关系；原子核结构解释的是原子核内部质子和中子的关系.变式训练1：根据粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型，图15-1-1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，下列说法中正确的是()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，后变大图15-1-1解析
4、：a粒子从a点经b点到达等势点c的过程中电场力先做负功，后做正功，a粒子的电势能先增加，后减小；动能先减小，后增大；回到同一等势线上时，电场力做的总功为零答案：C正确认识氢原子光谱的特点，掌握氢原子发光或吸收光的规律氢原子处于基态时,原子的能量E1=-13.6eV,根据玻尔的原子理论，求：(1)当氢原子从n=3的能级跃迁到n=2的能级时,向外辐射的光波的波长是多少?(2)若要使处于基态的氢原子电离,至少要用多大频率的光照射氢原子?(3)氢原子在n=4的能级时可放出几种不同的光子?其中频率最高的光子其频率为多大？该光子是由哪两个能级的跃迁产生的？氢原子的能级公式是En=(n=1,2,3,),由此
5、可以计算出 当E1=-13.6eV时，E2=-3.4eV，E3=-1.51eV，E4=-0.85eV(1)由跃迁公式知h=E3-E2h=E3-E2=6.5810-7m(2)使氢原子电离的条件是提供足够大的能量让氢原子吸收，使氢原子的核外电子成为自由电子，此时，氢原子的能量为E=0，可见，使处于基态的氢原子电离，提供的能量为E=E-E1=-E1=13.6eV，如果用光照射使氢原子电离，则照射光的频率必须满足h=0-E1=-=3.281015Hz(3)氢原子处在n=4的能级时，因其能量状态较高而不稳定，很容易向较低的能量状态跃迁而发光，在跃迁过程中，可以直接跃迁到最低的能量状态(基态)，也可以向其
6、他较低的能量状态跃迁，但在其他较低能量状态时，仍然不稳定，还会发生跃迁，因此，氢原子发光存在较多的可能性，如上图显示了各种可能的跃迁情况.由图可知，氢原子在n=4的能级时可放出6种不同频率的光子，其中频率最高的光子应为两个能量差最大的能级的跃迁而产生的，因此，这条光线是由n=4向n=1的跃迁产生的.由跃迁公式知h=E4-E1=3.081015Hz正确理解氢原子电离的意义是解答照射光频率的关键，使原子电离的方式很多，光照是其中的一种，特别注意：光的能量是不连续的.变式训练2：如图15-1-2所示，氢原子从n2的某一能级跃迁到n=2的能级，辐射出能量为2.55eV的光子.问最少要给基态的氢原子提供
7、多少电子伏特的能量，才能使它辐射上述能量的光子？请在图中画出获得该能量后的氢原子可能的辐射跃迁图.图15-1-2解析：氢原子从n2的某一能级跃迁到n=2的能级，满足：h=En-E2=2.55eV En=h+E2=-0.85eV，所以n=4.基态氢原子要跃迁到n=4的能级，应提供：DE=E4-E1=12.75eV，跃迁图如下图所示掌握原子结构和原子能级的有关知识，综合解答相关问题在氢原子中，已知电子质量为m，电荷量为e，第一轨道的半径为r1，基态时氢原子的能量为E1，求电子在不同轨道上运动时的线速度vn、旋转频率fn、与电子转动相当的环形电流In、动能Ekn、电势能Epn.根据原子的核式结构理论
8、，电子绕原子核做圆周运动的向心力由库仑力提供 且rn=n2r1vn=，fn=In=,Epn=En-Ekn=在解决氢原子的核外电子运动问题时，应把握好圆周运动知识与玻尔理论的两个公式的联系，根据不同轨道半径大小和原子的能量来求解其他物理量.变式训练3：氢原子辐射出一个光子后，则()A.电子绕核旋转的半径增大B.电子的动能增大C.氢原子的电势能增大D.原子的能级值增大解析：氢原子辐射光子后，原子的总能量减小，电子从离核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道B氢原子从能级A跃迁到能级B时，辐射出波长为1的光子，从能级A跃迁到C时，辐射出波长为2的光子，若12，则氢原子从能级B跃迁到能级C时，是吸收光子还是放
9、出光子？对应的光子的波长为多大？由题设可知，氢原子从能级A跃迁到能级B时既然发射光子，说明能级A比能级B高，且h1=EA-EB1=,同理可以得到，能级A比能级C高，且h2=EA-EC2=,由于12，得EBEC，可见，氢原子从能级B跃迁到能级C时，应该放出光子，且放出光子的波长满足h=EB-EC=(EA-EC)-(EA-EB)=原子从低能级向高能级跃迁，吸收一定能量的光子；从高能级向低能级跃迁,辐射一定能量的光子.光子的能量恰等于两能级间的能量差.变式训练4：(2010.全国课标卷)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()解析：因为仅发射出三种频率的光子，且3 2 1，所 以 h3=E3-E1，h2=E2-E1，h1=E3-E2，所以h3=h2+h1，故B项对，C、D项错；入射光子h0=h3，所以01，A项错B
