第5章 第1节 原子的结构（Word教参）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第三册（粤教版2019）

第一节　原子的结构

[对应学生用书P69]

1．汤姆孙原子模型：汤姆孙于1898年提出了原子模型，他认为原子是一个球体，正电荷弥漫性地均匀分布在整个球体内，电子镶嵌其中，有人形象地把汤姆孙模型称为“葡萄干布丁模型”或“枣糕模型”．

2．α粒子散射实验

(1)实验装置

(2)实验现象

①绝大多数的α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进；

②少数α粒子发生了大角度偏转；偏转的角度甚至大于90°，它们几乎被“撞了回来”．

(3)实验意义：卢瑟福通过α粒子散射实验，否定了汤姆孙的原子模型，建立了核式结构模型．

3．卢瑟福的核式结构模型

(1)核式结构模型：1911年由卢瑟福提出，原子中带正电的部分体积很小，但几乎占有全部质量，电子在正电体的外面运动．

(2)原子核的电荷与尺度

[思考]

由原子的半径和原子核的半径数值可推知，原子核体积只占原子体积的，其空旷程度可想而知．据此，你能否说明产生α粒子散射现象的原因？可得到怎样的启示？

提示　由于α粒子的质量远大于电子质量，电子不可能使其发生大角度偏转，产生大角度偏转的原因应该是原子核，由于原子核非常小，入射的α粒子绝大多数距原子核很远．只有极少数α粒子靠近原子核，由于其库仑斥力而使α粒子发生大角度偏转．由α粒子散射现象可知，原子核非常小；能够使α粒子发生大角度偏转，说明原子核聚集了原子的绝大部分质量且带正电．

按照经典物理学的观点，氢原子光谱的频率应是连续变化的，而由实验得到的氢原子光谱是分立的．

1．能级

(1)当电子在不同的轨道上运动时，原子处于不同的状态，具有不同的能量，这些分立的能量值叫作能级．

(2)原子中能量最低的状态叫作基态，其他的状态叫作激发态．

2．跃迁

(1)当电子从能量较高的定态轨道(其能量记为Em)跃迁到能量较低的定态轨道(能量记为En，m＞n)时，会放出能量为hν的光子，这个光子的能量由前、后两个能级的能量差决定，即hν＝Em－En，该式被称为频率条件，又称辐射条件．

(2)反之，当电子吸收光子时会从较低的能量态跃迁到较高的能量态，吸收的光子的能量同样由频率条件决定．

3．氢原子的能级图

4．玻尔理论的局限性

(1)玻尔理论的成功之处：玻尔理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了能级和跃迁的概念，成功地解释了氢原子光谱的实验规律．

(2)玻尔理论的局限性：保留了经典粒子的观念，仍然把电子的运动看作经典力学描述下的轨道运动．