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原子结构之谜(全章课件)(敲开原子的大门、原子的结构、氢原子光谱、原子的能级结构)


第三章原子结构之谜

第一、二节

敲开原子的大门 原子的结构

回顾:(1)带电粒子在电场中的运动
? 加速
? 偏转

v0 FE

v0

FE

匀加速直线运动

类平抛运动

回顾:(2)带电粒子在磁场中的运动

f洛

+

v0

匀速圆周运动

一、探索阴极射线

?

1858年,普吕克尔发现了阴极射线

?测阴极射线粒子的电性

J.J.汤姆生 1858-1940

?测阴极射线粒子的荷质比

e Eh =B2d2 m

该粒子是构成各种物体的共同成分 实验结果:荷质比约为氢离子的2000倍 —— 电子

二、发现电子
美国科学家密立根又精确地测定了电子的电量: e=1.6022×10-19 C 根据荷质比,可以精确地计算出电子的质量为: m=9.1094×10-31 kg 由于发现电子的杰出贡献,汤姆生在1906年获得 诺贝尔物理学奖。电子的发现打破了传统的“原子不 可分”的观念,使人类对自然世界的认识又向前迈进 了一步。

三、原子结构

J.J.汤姆生 1858-1940

?α粒子散射实验
多数-不偏转;少数-偏转;极少数-弹回

卢瑟福 1871-1937

?α粒子散射实验的解释

原子核 集中了几 乎全部的 质量和全 部的正电 荷

核式结构模型的提出
在原子的中心有一个 很小的核,叫做原子 核. ? 原子的全部正电荷和 几乎全部质量都集中 在原子核里. ? 带负电的电子在核外 空间绕着核旋转.
?

第三章原子结构之谜

第三、四节

氢原子光谱 原子的能级结构

光的色散
早在17世纪, 牛顿就发现了日光 通过三棱镜后的色 散现象,并把实验 中得到的彩色光带 叫做光谱。

二、原子光谱
原子的气体通电后可以发光并产生固定不变的光 谱,这种光谱被称为原子光谱。

物体发光直接产生的光谱(发射光谱)可分为 两类:连续光谱和明线光谱

二、原子光谱

明线光谱

每种原子都有自己特定的光谱,因而原子光谱被 每种原子都有专属的原子光谱 称为原子的指纹。

一、氢原子光谱——巴耳末系
氢原子是最简单的原子,其光谱也最简单。

1 1 ? R( 2 ? 2 )   n ? 3, 4,5,... ? 2 n 7 ?1 巴耳末公式 R=1.10 ? 10 m   里德伯常量

1

氢原子光谱的其他线系

?

1 1 ? R( 2 ? 2 )   ? m n 1 ? T ( m) ? T ( n )  

1

三、能级结构的设想
? ? ? ?

能量的增加或减少对应于原子从一个状态变化到 另一个状态。 原子内部的能量是不连续的 原子内部不连续的能量称为原子的能级 原子从一个能级变化到另一个能级的过程叫做跃 迁

?从低能级跃迁到高能级:

吸收能量
?从高能级跃迁到低能级:

放出能量

原子的跃迁


Em Em


En En



h? ? Em ? En
原子只能放出特定频率的光子 原子只能吸收特定频率的光子

四、氢原子的能级
激 发 态
最稳定

基态能量

E1 ? ? Rhc ? ?13.6eV

氢原子能级
E1 Rhc En ? 2 ? ? 2 n n

光谱线条数
n ( n ? 1) N? 2

基态

各线系形成: 从不同能级跃迁 到某一特定能级 就形成一个线系

巴耳末系: 从n=3,4,5… 等能级跃迁到 n=2的能级形成 的

讨论与交流:

n 越小,量子效应明显 n 越大,趋向连续能量

1、原子的核式结构学说,是卢瑟福根据以下 哪个实验或现象提出来的 A、光电效应实验 B、氢原子光谱实验 C、α粒子散射实验 D、天然放射现象

答案:C

2、在用α粒子轰击金箔的实验中,卢瑟福观察到 的α粒子的运动情况是 A、全部α粒子穿过金属箔后仍按原来的方向前进 B、绝大多数α粒子穿过金属箔后仍按原来的方向 前进,少数发生较大偏转,极少数甚至被弹回 C、少数α粒子穿过金属箔后仍按原来的方向前进, 绝大多数发生较大偏转,甚至被弹回 D、全部α粒子都发生很大偏转

答案:B

3、卢瑟福α粒子散射实验的结果 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、说明原子的全部正电荷和几乎全部质量都集 中在一个很小的核上 D、说明原子的电子只能在某些不连续的轨道上 运动

答案:C

4、当α粒子被重核散射时,如图所示的运动轨迹 哪些是不可能存在的

答案:BC

5、玻尔在他提出的原子模型中所做的假设有 A、原子处于称为定态的能量状态时,虽然电子 做加速运动,但并不向外辐射能量 B、原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道 绕核运动相对应,而电子的可能轨道的分布是 不连续的 C、电子从一个轨道跃迁到另一轨道时,辐射 (或吸收)一定频率的光子 D、电子跃迁时辐射的光子的频率等于电子绕核 做圆周运动的频率

答案:ABC

6、氢原子的核外电子,在由离核较远的可能轨 道跃迁到离核较近的可能轨道的过程中 A、辐射光子,获得能量 B、吸收光子,获得能量 C、吸收光子,放出能量 D、辐射光子,放出能量

答案:D

7、在玻尔的原子模型中,比较氢原子所处的量 子数n=1及n=2的两个状态,若用E表示氢原子 的能量,r表示氢原子核外电子的轨道半径, 则 A、 E2>E1、r2>r1; B、E2>E1,r2<r1; C、E2<E1,r2>r1; D、E2<E1,r2<r1 。

答案:A

8、根据玻尔理论,氢原子的电子由外层轨道跃 迁到内层轨道后 A、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 C、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

答案:D

9、按照玻尔理论,氢原子核外电子从半径较小 的轨道跃迁到半径较大的轨道上,则 A、电子的动能变大,电势能变大,总能量变大 B、电子的动能变小,电势能变小,总能量变小 C、电子的动能变小,电势能变大,总能量不变 D、电子的动能变小,电势能变大,总能量变大

答案:D

10、氢原子在下列各能级间跃迁 (如图所示) (1)从n=2到n=1 (2)从n=5到n=3 (3)从n=4到n=2 在跃迁过程中辐射的电磁波的波 长分别用? 1 、? 2 、? 3 表式,波 长?1、?2、?3大小的顺序是: A、?1< ?2< ?3 ; C、?3< ?2< ?1 ; B、?1<?3< ?2 ; D、?3< ?1< ?2 。

答案:B

?

本节结束

测定荷质比

图 3-1-1 (1)加磁场后,射线恢复水平不再偏转,竖直方向上受力平

衡,有

E Bev=Ee,则 v= ① B

(2)当阴极射线只受电场力且达到最大偏转时,做类抛体运 动,有 h 1?Ee? 2 =2? m ?t 2 ? ? d=vt 可得 Eed2 v2= mh ②

e Eh 联立可得:__________. m=B2d2

原子光谱
人们发现某种原子的气体通电后可以发光并产生 固定不变的光谱,这种光谱被称为原子光谱。 原子光谱是研究原子性质最重要的直接证据。

考纲

?

原子核的组成、放射性、原子核的衰变、 半衰期;放射性同位素;核力、核反应方 程;结合能、质量亏损;裂变反应和聚变 反应、裂变反应堆;放射性的防护;氢原 子光谱;氢原子的能级结构、能级公式; (全部要求为Ⅰ级)。


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