第16单元：量子理论初步、原子的核式结构VIP专享VIP免费

第16单元：量子理论初步、原子的核式结构一、黄金知识点：1、玻尔的原子模型；2、能级的概念；3、原子核式结构的发现；4、卢瑟福的原子模型。二、要点大揭密：（一）玻尔的原子模型理论：1、定态理论：原子只能处于一系列不连续的能量状态之中，在这些状态之中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但不向外辐射能量，这些状态叫做定态。2、跃迁理论：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，光子的能量由这两种定态之间的能量差决定，即：hν=E初–E末。3、轨道量子化理论：原子的不同能量状态跟电子沿不同的轨道绕核运动相对应。原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的。（二）氢原子的能级的概念和跃迁1、氢原子的能级：氢原子的能级公式为：En=，对应的轨道半径公式为rn=n2r1，其中n称为量子数，只能取正整数，E1=－13.6eV，是基态能量的值；r1=0.53×10-10m，是基态轨道半径的值。2、氢原子各定态的能量的值，为电子绕核运动的动能EK和势能EP的代数和，因为在选无穷远处的电势能为零的情况下，各定态的电势能均为负值，其大小总是大于同一定态的动能值，所以各定态的能量值均为负值，因此不能根据能级公式En=，得出氢原子各定态能量与n2成反比的结论。3、原子跃迁的条件：hν=E初-E末只适用于光子和原子作用而使原子在各定态之间跃迁的情况，但光子和原子作用而使原子电离时则不受此条件的限制。这是因为原子一旦电离，原子结构即遭破坏，因而不再遵守玻尔原子模型的理论。此外实物粒子与原子相互作用而使原子激发时，也不受上述条件的限制。【例题1】氢原子辐射出一个光子后，则：A、电子绕核旋转半径增大；B、电子的动能增大；C、氢原子的电势能增大；D、原子的能级值增大。【分析与解答】选B由玻尔原子模型理论可知，氢原子辐射光子后，应从离核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道。在此跃迁过程中，电场力对电子做了正功，因而电势能减小。另由经典的电磁理论，电子绕核做匀速圆周运动的向心力即为氢核对电子的库仑力。K=m，所以EK==。可见，电子运动半径越小，其动能越大。氢原子放出光子，辐射出一定能量，所以原子的总能量减小。（三）原子核式结构的发现：1、电子的发现：汤姆生发现电子，电子是原子的组成部分；2、汤姆生原子模型（枣糕模型）：原子是一个球体，正电荷均匀分布，电子象枣糕里的枣子嵌在原子里。3、α粒子散射实验：实验结果：（1）绝大多数的α粒子不发生偏转；（2）少数α粒子发生较大的偏转；（3）极少数α粒子发生大角度的偏转（甚至被反弹回来）。实验结果与汤姆生模型推算出来的结果根本不符合。（四）卢瑟福原子模型（核式模型）：1、在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核。2、原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核内。3、带负电的电子在核外空间里绕核旋转，原子的核式结构可以圆满的解释α粒子散射实验。4、原子和原子核的大小：原子的半径约为：10-10m；原子核的大小约为10-15~10-14m。（五）正确理解卢瑟福的原子核式结构与玻尔原子模型的关系：卢瑟福通过α粒子散射实验建立了原子的核式结构学说，却与经典的电磁理论发生了矛盾。按照经典的电磁理论，电子绕核旋转是有加速度的（作圆周运动的物体有向心加速度），它要辐射电磁波，因而能量逐渐减小（电磁波是一种物质具有能量），最后电子将落到原子核上，这样原子就不可能是稳定的，这与实际情况不符。另外按照经典的电磁理论，大量原子发光的光谱是包含一切频率的连续光谱，这也与原子光谱的实际情况不符。针对上述矛盾，玻尔认为从宏观的现象总结出来的电磁理论不能应用于原子这样小的物体产生的微观现象，而提出了玻尔的原子理论，它的核心是量子化（即不连续变化）玻尔理论的成功之处在于它引入了量子观念，这是宏观领域里没有的，解决了上述两个矛盾（即原子的稳定性及辐射频率问题），因而圆满的解释了氢光谱的规律。但失败之处就在于仍然保留了过多的经典的物理理论，比如保留了电子在一定轨道上绕核做匀速圆周运动这种经典力学的概念；因而玻尔理论不能解释其它原子的光谱规律，它的出路就在于彻底与宏观理论决裂，建立真正适用于...