第四章 4.氢原子光谱和玻尔的原子模型-2022-2023学年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 来运， 需要 10 6 辆。 例 2 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 变式训练 2 关于原子结构， 下列说法正确的是 （ ） A． 原子中的原子核很小， 核外很 “空旷” B. 原子核半径的数量级是 10 -10 m C. 原子的全部电荷都集中在原子核里 D. 原子的全部质量都集中在原子核里 拓 展 创 新 卢瑟福为什么选用金箔做 α 粒子散射实验 卢瑟福之所以要选用金箔做 α 粒子散射 实验， 主要有五方面原因： 一是金是重金 属 ； 二是金的延展性强 ， 容易做成厚为 1 μm 的薄片， 以使绝大多数 α 粒子穿过金 箔后仍沿原来的方向前进； 三是金的化学性 质稳定， 不易与荧光粉发生化学反应； 四是 金的原子序数大， 带的正电荷就多， 对 α 粒 子的库仑斥力大， α 粒子与其碰撞后的散射 角也就很大； 五是 α 粒子的散射角与靶材料 的原子量成正比， 金的原子量大， 当 α 粒子 与其碰撞时， α 粒子的运动状态改变明显。 变式训练答案 1. AC 2. A 4. 氢原子光谱和玻尔的原子模型 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 光按波长展开获得光的波长 （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 96 学 第四章 原子结构和波粒二象性 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。 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。 1 λ =R ∞ 1 2 2 - 1 n 2 2 " n=3 ， 4 ， 5 ， … 巴耳末公式中的 R ∞ 叫作里德伯常量， R ∞ =1.10×10 7 m -1 。 知识点 3 玻尔原子理论的基本假设 玻尔原子模型的要点