4.4 氢原子光谱和玻尔的原子模型-新教材高中物理选择性必修第三册【新课程同步训练】学习手册（人教版）

学 第三册 （人教版）高中物理选择性必修 知 识 梳 理 知识点 1 光谱和光谱分析 1. 光谱 （ 1 ） 定义： 用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按波 长展开得光的波长 （频率） 和强度分布的记 录， 即光谱。 （ 2 ） 分类： 物质的光谱按其产生方式不同可分为两 大类。 ① 发光光谱： 物体直接发出的光通过分光后产生的 光谱， 它又可分为连续谱和线状谱。 a. 线状光谱： 只含有一些不连续的亮线的光谱， 叫作线状谱， 线状谱中的亮线叫作谱线。 线状谱的产生： 由稀薄的气体或金属蒸气 （处 于游离态的原子） 发光而产生的光谱。 实验证明， 每种元素的原子都有一定特征的明线光谱， 可以使 用光谱管观察稀薄气体发光时的线状谱。 不同元素 的原子产生的线状谱是不同的， 但同种元素的原子 产生的线状谱是相同的， 因此某种物质的原子可以 从其线状谱加以鉴别， 所以某种元素原子的线状谱 的谱线称为这种元素原子的特征谱线。 4. 氢原子光谱和玻尔的原子模型 正电荷， 全部集中在一个很小的核上， 原子实际上 大部分空间是 “内空” 的， 只有核外电子在绕核高 速转动， 故 ABC 错误， D 正确。 答案： D 题型 2 α 粒子散射实验 例 2 （多选） 关于 α 粒子散射实验的下列说法正 确的是 （ ） A. 在实验中观察到的现象是绝大多数 α 粒子穿过 金箔后， 仍沿原来方向前进， 少数发生了大角 度偏转 B. 使 α 粒子发生明显偏转的力是来自带负电的核 外电子； 当 α 粒子接近电子时， 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 及全部质量 解析： α 粒子散射实验观察到的现象是绝大多数 α 粒子几乎不发生偏转， 少数 α 粒子发生了大角度 偏转， 极少数 α 粒子甚至被反弹回去， 故 A 正确； 若 α 粒子的偏转来自与电子的吸引力， 则不能解 释少部分 α 粒子的反弹现象， B 错误； 实验表明少 数 α 粒子的大角度偏转来源于较大的斥力， 故原 子中心有一个极小的核， 但它几乎集中了原子的所 有质量 （除电子质量外） 和全部正电荷， 故 C 正 确， D 错误。 答案： AC 题型 3 原子核的大小 例 3 在 α 粒子散射实验中， 根据 α 粒子与原子核 发生对心碰撞时所能达到的最小距离可以估 算原子核的大小， 现有一个 α 粒子以 2.0× 10 7 m/s 的速度去轰击金箔， 若金原子的核电 荷数为 79 。 求该 α 粒子与金原子核间的最 近距离。 （已知带电粒子在点电荷电场中的 电势能表达式为 E p ＝k q 1 q 2 r ， α 粒子质量为 6.64×10 －27 kg ） 解析： 当 α 粒子靠近原子核运动时， α 粒子的动能 转化为电势能， 达到最近距离时， 动能全部转化为 电势能， 所以 α 粒子与原子核发生对心碰撞时所 能达到的最小距离为 d ， 则 1 2 mv 2 ＝k q 1 q 2 d 。 d＝ 2kq 1 q 2 mv 2 ＝ 2×9.0×10 9 ×2×79× （ 1.6×10 －19 ） 2 6.64×10 －27 × （ 2.0×10 7 ） 2 m＝2.7× 10 －14 m 。 答案： 2.7×10 －14 m 64 学 第四章 原子结构和波粒二象性 b. 连续谱： 由波长连续变化的从红光到紫光的各 种色光的光谱， 叫作连续谱。 连续谱的产生： 由炽热的固体、 液体和高压气 体发光而产生的光谱。 ② 吸收光谱： 高温物体发出的白光通过温度较低的 物质时， 某些波长的光被该物质吸收后产生的 光谱。 这种光谱的特点是连续光谱的背景上由 若干条暗线组成。 实验表明， 各种原子的吸收 光谱中的每一条暗线都跟该原子的明线光谱中 的一条明线相对应， 即某种原子发出的光与吸 收的光的频率是特定的， 因此吸收光谱中的暗 线也是该元素原子的特征谱线。 2. 光谱分析 （ 1 ） 由于每种原子都有自己的特征谱线， 因此可以 根据光谱来鉴别物质和确定它的化学组成， 这种方法叫作光谱分析。 （ 2 ） 光谱分析的优点是非常灵敏而且迅速。 例如， 某种元素在物质中的含量达 100 g ， 就可以从 光谱中发现它的特征谱线将其检查出来。 （ 3 ） 光谱分析在科学技术中有广泛的应用 ① 检查物质的纯度。 ② 鉴别和发现元素。 ③ 天文学上光谱的红移表明恒星的远离等。 知识点 2 氢原子光谱的实验规律 1. 氢原子是自然界中最简单的原子， 对它的光谱 的研究获得的原子内部结构的信息， 对于研究 复杂的原子的结构有指导意义。 2. 通过对氢原子光谱的研究得出： 谱线的波长满 足一个公式， 即巴耳末公式