第一节 原子的结构（教学课件）物理粤教版选择性必修第三册

第一节 原子的结构 粤教版（2019）高中物理选择性必修第三册 第五章 原子与原子核 @HY 氢原子光谱 原子能级结构 原子核式结构 电子的发现 时代背景——近代科学原子论（19世纪） 1.原子是组成物质的最小微粒 2.原子模型：原子是坚实的，不可再分的实心球。 氢原子光谱 原子能级结构 原子核式结构 电子的发现 电子的发现者——J. J.汤姆孙 J. J.汤姆孙通过研究气体电离和光电效应实验现象中发现并完全确认了电子的存在。 氢原子光谱 原子能级结构 原子核式结构 电子的发现 1、组成阴极射线的成分是电子； 2、密立根通过著名的“油滴实验”精确测定了电子的电荷量： 3、电荷是量子化的； 4、电子的发现的意义：打破了传统的“原子不可分”的观念。 氢原子光谱 原子能级结构 原子核式结构 电子的发现 原子是一个球体，正电荷均匀地分布其中，质量很小的电子镶嵌其中，就象枣点缀在一块蛋糕里一样，所以又被人们称为“枣糕模型”或“葡萄干布丁模型”。 J. J.汤姆孙的原子模型——“枣糕模型” 氢原子光谱 原子能级结构 原子核式结构 电子的发现 1909年汤姆孙的学生卢瑟福建议其学生兼助手盖革和马斯顿用α粒子轰击金箔去验证汤姆孙原子模型。 氢原子光谱 原子能级结构 原子核式结构 电子的发现 实验现象 绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来方向前进， 少数α粒子（约占8000分之一）发生了较大的偏转， 极少数α粒子的偏转超过了90°，有的甚至几乎被撞了回来。 氢原子光谱 原子能级结构 原子核式结构 电子的发现 1911年，卢瑟福提出了原子的核式结构模型。 1、原子核：原子中心有一个很小的核，集中了原子的全部正电荷和几乎全部质量。 2、带负电的电子在核外空间绕着核旋转。 氢原子光谱 原子能级结构 原子核式结构 电子的发现 只含有一些不连续的亮线的光谱叫做线状光谱 由波长连续分布的光组成的连在一起的光带叫连续光谱 氢原子光谱 原子能级结构 原子核式结构 电子的发现 观察原子光谱 氢原子光谱 原子能级结构 原子核式结构 电子的发现 原子光谱： 某种原子的气体通电后可以发光并产生固定不变的光谱。 氢原子光谱： 由实验得到的氢原子光谱是分立的。 每种原子都有自己的特征光谱 氢原子光谱 原子能级结构 原子核式结构 电子的发现 每种原子都有自己的特征光谱 氢原子光谱 原子能级结构 原子核式结构 电子的发现 受到普朗克和爱因斯坦量子概念的启发下， 玻尔提出：1.电子绕原子核运动的轨道半径是分立的，电子只能在某些特定的轨道。（轨道量子化假说） 玻尔，丹麦物理学家1885年10月7日—1962年11月18日，1922获得诺贝尔物理学奖 氢原子光谱 原子能级结构 原子核式结构 电子的发现 n=∞ 2.当电子在不同的轨道上运动时， 原子具有不同的能量值（能级）（能量量子化假说）。 3.当电子从一个稳定态跃迁到另一个稳定态，会辐射出电磁波或者吸收电磁波.电磁波波长满足，（跃迁假说） 4.高能级的原子能自发地向低能级跃迁，并辐射出能量。反之，低能级的原子获得能量，便可以向高能级跃迁。 hv =Em-En 基态：能量最低的状态（离核最近）。 激发态：其他的状态。 n=∞ 轨道与能级相对应 氢原子的能级示意图 氢原子光谱 原子能级结构 原子核式结构 电子的发现 氢原子的能级结构 激发态：当电子受到外界激发时，可从外界吸收能量，并从基态跃迁到较高能级上，这些能级对应的状态称为激发态。 基态：在正常情况下，氢原子处于最低的能级，这个最低能级 对应的状态称为基态。 基态 激发态 例题：根据氢原子的能级示意图，一群氢原子处于的激发态。 （1）在向较低能级跃迁的过程中向外发出的光子有几种？能量多大？ （2）哪些能使逸出功为2.29eV的金属钠发生光电效应？逸出的光电子最大初动能为多大？ √ √ 1．(多选)下列说法正确的是(　　) A．汤姆孙研究阴极射线，用测定粒子比荷的方法发现了电子 B．电子的发现证明了原子是可分的 C．汤姆孙认为原子里面带正电荷的物质应充斥整个原子，而带负电的电子，则镶嵌在球体的某些固定位置 D．汤姆孙认为原子里面带正电荷的物质都集中在原子中心一个很小的范围内 √ 课堂练习 √ √ 2．(多选)如图所示为α粒子散射实验装置的示意图，荧光屏和显微镜在图中的A、B、C、D四个位置时，关于观察到的现象，下述说法正确的是(　　) A．相同时间内放在A位置时观察到屏上的闪光次数最多 B．相同时间内放在B位置时观察到屏上的闪光次数比放在A位置时少得多 C．放在C位置时屏上观察不到闪光 D．放在D位置时屏上看不到闪光 课堂练习 3．用能量为12.75eV的光子去激发处于基态的一群氢原子，受激发后的氢原子向低能级跃迁时可以放出几种频率的光子（　　） A．12种 B．6种 C．5种 D．3种 B 课堂练习 4、(多选)氢原子各个能级的能量如图所示，大量氢原子由n＝1能级跃迁到n＝4能级，在它回到n＝1能级过程中，下列说法中正确的是(　 　) A.可能激发出频率不同的光子只有6种 B.可能激发出频率不同的光子只有3种 C.可能激发出的光子的最大能量为12.75 eV D.可能激发出的光子的最大能量为0.66 eV AC 课堂练习 5．氢原子处于基态时，原子的能量为E1＝－13.6 eV．问： (1)氢原子在n＝4的定态上时，可放出几种光子？ [解析]　原子处于n＝1的定态，这时原子对应的能量最低，这一定态是基态，其他的定态均是激发态．原子处于激发态时不稳定，会自动地向基态跃迁，而跃迁的方式多种多样，当氢原子从n＝4的定态向基态跃迁时，可释放出6种不同频率的光子． [答案]　6种　 课堂练习 (2)若要使处于基态的氢原子电离，要用多大频率的电磁波照射此原子(普朗克常量h＝6.63×10-34 J·s，结果保留三位有效数字)． [解析]　要使处于基态的氢原子电离，就是要使氢原子第一条可能轨道上的电子获得能量脱离原子核的引力束缚，则hν≥E∞－E1＝13.6 eV＝2.176×10-18 J， 即ν≥ Hz≈3.28×1015 Hz． [答案]　3.28×1015 Hz Lavf59.6.100 $$