第16章 2 第2讲 波粒二象性 物质波 原子结构 玻尔理论(课件PPT)-【赢在微点·顶层设计】2027年高中物理高考一轮总复习（粤教版）

第2讲 第十六章　原子结构　波粒二象性　原子核 波粒二象性　物质波　原子结构　玻尔理论 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 目 标 要 求 1.理解波粒二象性的特征。2.了解实物粒子的波动性，知道物质波的概念。3.掌握原子的核式结构及玻尔的原子理论,理解氢原子能级图及原子受激跃迁条件。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 考点1　光的波粒二象性　物质波 考点2　电子的发现　原子核式结构模型 内容 索引 温馨提示:点击标题链接相关内容 考点3　玻尔原子理论　能级跃迁 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 光的波粒二象性　物质波 考点1 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 5 必|备|知|识 1.光的波粒二象性。 (1)光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有 性。 (2)光电效应说明光具有 性。 (3)光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的 性。 波动 粒子 波粒二象 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 2.物质波。 (1)概率波：光的干涉现象是大量光子的运动遵循波动规律的表现，亮条纹是光子到达概率 的地方，暗条纹是光子到达概率 的地方，因此光波又叫概率波。 (2)物质波：任何一个运动着的物体，小到微观粒子大到宏观物体都有一种波与它对应，其波长λ=，p为运动物体的动量，h为普朗克常量。 大 小 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 (1)光的频率越高，光的粒子性越明显，就不具有波动性了( ) (2)实物粒子也具有波动性的一面( ) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 关|键|能|力 1.从数量上看。 个别光子的作用效果往往表现为粒子性；大量光子的作用效果往往表现为波动性。 2.从频率上看。 频率越低波动性越显著，越容易看到光的干涉和衍射现象；频率越高粒子性越显著，贯穿本领越强，越不容易看到光的干涉和衍射现象。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 3.从传播与作用上看。 光在传播过程中往往表现出波动性；在与物质发生作用时往往表现出粒子性。 4.波动性与粒子性的统一。 由光子的能量、光子的动量表达式E=hν、p=也可以看出，光的波动性和粒子性并不矛盾，表示粒子性的能量和动量的计算式中都含有描述波动性的物理量——频率ν和波长λ。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 【典例1】　(2024·新课标卷)三位科学家由于在发现和合成量子点方面的突出贡献，荣获了2023年诺贝尔化学奖。不同尺寸的量子点会发出不同颜色的光。现有两种量子点分别发出蓝光和红光，下列说法正确的是( ) A.蓝光光子的能量大于红光光子的能量 B.蓝光光子的动量小于红光光子的动量 C.在玻璃中传播时，蓝光的速度大于红光的速度 D.蓝光在玻璃中传播时的频率小于它在空气中传播时的频率 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 由于红光的频率小于蓝光的频率，则红光的波长大于蓝光的波长,根据E=hν，蓝光光子的能量大于红光光子的能量；根据p=，蓝光光子的动量大于红光光子的动量，A项正确，B项错误；由于红光的折射率小于蓝光，根据v=，在玻璃中传播时，蓝光的速度小于红光的速度，C项错误；光从一种介质进入另一种介质中频率不变，D项错误。 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 【典例2】　(多选)用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图甲、乙、丙所示的图像，则( )   A.图像甲表明光具有粒子性 B.图像丙表明光具有波动性 C.用紫外光观察不到类似的图像 D.实验表明光是一种概率波 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 题图甲只有分散的亮点，表明光具有粒子性；题图丙呈现干涉条纹，表明光具有波动性；用紫外光也可以观察到类似的图像，实验表明光是一种概率波，A、B、D三项正确。 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 电子的发现 原子核式结构模型 考点2 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 15 必|备|知|识 1.电子的发现：英国物理学家 发现了电子。 2.α粒子散射实验：1909年，英国 物理学家 和他的助手 进行了用α粒子轰击金箔的实验， 实验发现，绝大多数α粒子穿过金 箔后，基本上仍沿原来的方向前 进，但有少数α粒子发生了大角度偏转，极少数偏转的角度甚至大于90°，也就是说，它们几乎被“撞了回来”。 J.J.汤姆孙 卢瑟福 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 3.原子的核式结构模型：在原子中心有一个很小的核，原子全部的 和几乎全部 都集中在核里，带负电的 在核外空间绕核旋转。 正电荷 质量 电子 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 (1)在α粒子散射实验中，少数α粒子发生大角度偏转是由于它跟金原子中的电子发生了碰撞( ) (2)原子中绝大部分是空的，原子核很小( ) (3)原子核式结构是卢瑟福在α粒子散射实验的基础上提出的( ) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 关|键|能|力 【典例3】　下列说法正确的是( ) A.电子的发现说明了原子核内部还有复杂结构 B.α粒子散射实验揭示了原子的核式结构 C.α粒子散射实验中绝大多数α粒子都发生了较大偏转 D.α粒子散射实验中有的α粒子发生较大偏转，是α粒子与原子核发生碰撞所致 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 电子的发现说明了原子不是组成物质的最小微粒，原子本身也有结构，不能说明原子核内部还有复杂结构，A项错误；α粒子散射实验中绝大多数α粒子几乎没有发生偏转，说明了原子内部很“空”,少数α粒子发生较大偏转，是因为α粒子在经过原子核时受到很大的斥力，揭示了原子的核式结构，B项正确，C、D两项错误。 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 玻尔原子理论　能级跃迁 考点3 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 21 必|备|知|识 1.光谱：用光栅或棱镜可以把物质发出的光按波长(频率)展开，获得光的波长(频率)和强度分布的记录，即光谱。 2.光谱分类。 连续 吸收 特征 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 3.氢原子光谱的实验规律：巴耳末系是氢光谱的谱线，其波长公式=R∞(n=3，4，5，…)，R∞叫作里德伯常量，R∞=1.10×107 m-1。 4.光谱分析：利用每种原子都有自己的 可以用来鉴别物质和确定物质的组成成分，且灵敏度很高。在发现和鉴别化学元素上有着重大的意义。 特征谱线 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 5.玻尔原子理论。 (1)定态：原子只能处于一系列 的能量状态中，在这些能量状态中原子是 的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量。 (2)跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即hν=Em-En(h是普朗克常量，h=6.63×10-34 J·s)。 (3)轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应。原子的定态是 的，因此电子的可能轨道也是 的。 不连续 稳定 不连续 不连续 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 6.氢原子的能级、能级公式。 (1)氢原子的能级(能级图如图所示)。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 (2)氢原子的能级和轨道半径。 ①氢原子的能级公式：En=E1(n=1，2，3，…)，其中E1为基态能量,其数值为E1=-13.6 eV。 ②氢原子的半径公式：rn=n2r1(n=1，2，3，…)，其中r1为基态半径，又称玻尔半径，其数值为r1=0.53×10-10 m。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 (1)处于基态的氢原子可以吸收能量为11 eV的光子而跃迁到高能级 ( ) (2)氢原子吸收或辐射光子的频率条件是hν=En-Em(n>m)( ) (3)氢原子各能级的能量指电子绕核运动的动能( ) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 关|键|能|力 1.两类能级跃迁。 (1)自发跃迁：高能级→低能级，释放能量，发射光子。 光子的频率ν==。 (2)受激跃迁：低能级→高能级，吸收能量。 吸收光子的能量必须恰好等于能级差hν=ΔE。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 2.光谱线条数的确定方法。 (1)一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为n-1。 (2)一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数N==。 3.电离。 (1)电离态：n=∞，E=0。 (2)电离能：指原子从基态或某一激发态跃迁到电离态所需要吸收的最小能量。 例如：氢原子从基态→电离态，吸收能量E吸=0-(-13.6 eV)=13.6 eV。 (3)若吸收能量足够大，克服电离能后，获得自由的电子还具有动能。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 【典例4】　1885年瑞士科学家巴耳末对氢原子可见光区的谱线做了分析，总结出其波长公式=R∞(n=3，4，5，…)，称为巴尔末系。1906年，赖曼发现了氢原子紫外区的赖曼系谱线，其波长满足公式：=R∞(n=2，3，4，5，…)，两公式中的R∞为里德伯常量，则巴耳末线系中能量最小的光子的频率与赖曼系中能量最大的光子频率之比为( ) A.5∶36 B.5∶27 C.3∶4 D.1∶4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 巴耳末系由n=3能级跃迁到n=2能级的光子能量最小，则=R∞=R∞，赖曼系中由n=∞能级跃迁到n=1能级的光子能量最大，则=R∞(1-0)=R∞，根据E=hν=h，故光子的频率之比为==，A项正确。 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 【典例5】　玻尔氢原子电子轨道示意图如图所示，处于n=3能级的原子向低能级跃迁，会产生三种频率为ν31、ν32、ν21的光，下标数字表示相应的能级。已知普朗克常量为h，光速为c。下列说法正确的是( ) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 A.频率为ν31的光，其动量为 B.频率为ν31和ν21的两种光分别射入同一光电效应装置，均产生光电子，其最大初动能之差为hν32 C.频率为ν31和ν21的两种光分别射入双缝间距为d，双缝到屏的距离为L的干涉装置，产生的干涉条纹间距之差为 D.若原子n=3跃迁至n=4能级，入射光的频率ν34> 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 根据玻尔理论可知hν31=E3-E1，频率为ν31的光其动量为p=== ，A项错误；频率为ν31和ν21的两种光分别射入同一光电效应装置，均产生光电子，其最大初动能分别为Ekm1=hν31-W逸出功，Ekm2=hν21-W逸出功，最大初动能之差为ΔEkm=hν31-hν21=hν32，B项正确；频率为ν31和ν21的两种光分别射入双缝间距为d，双缝到屏的 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 距离为L的干涉装置，根据条纹间距表达式Δx=λ=，产生的干涉条纹间距之差为Δs=-=≠，C项错误；若原子n=3跃迁至n=4能级，则E4-E3=hν34，入射光的频率ν34=，D项错误。 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 把握高考微点，实现素能提升 完成——微练84 本部分内容讲解结束 $$