高中物理 第3章 原子世界探秘学案 沪科版选修3-5-沪科版高二选修3-5物理学案VIP专享VIP免费

第3章原子世界探秘一、对α粒子散射实验及核式结构模型的理解例1关于α粒子散射实验现象的分析，下列说法正确的是()A．绝大多数α粒子沿原方向运动，说明正电荷在原子内均匀分布，是α粒子受力平衡的结果B．绝大多数α粒子沿原方向运动，说明这些α粒子未受到明显的力的作用，说明原子是“中空”的C．极少数α粒子发生大角度偏转，说明原子内质量和电荷量比α粒子大得多的粒子在原子内分布空间很小D．极少数α粒子发生大角度偏转，说明原子内的电子对α粒子的吸引力很大解析在α粒子散射实验中，绝大多数α粒子沿原方向运动，说明α粒子未受到原子核明显的力的作用，也说明原子核相对原子来讲很小，原子内大部分空间是空的，故A错，B对；极少数α粒子发生大角度偏转，说明受到原子核明显的力的作用的空间在原子内很小，α粒子偏转而原子核未动，说明原子核的质量和电荷量远大于α粒子的质量和电荷量，电子的质量远小于α粒子的质量，α粒子打在电子上，不会有明显偏转，故C对，D错．答案BC二、对玻尔的原子结构模型的理解11．玻尔的原子结构模型可概括为三个要点(1)能量的量子化En＝E1(En为动能、电势能之和)．(2)轨道的量子化rn＝n2r1.(3)能级跃迁量子化hν＝Em－En(吸收或辐射一定频率的光子)．2．注意三个不同(1)一群氢原子与一个氢原子的不同：一个氢原子在一次跃迁时只能辐射一个光子，故一个氢原子处于量子数为n的激发态时，可能辐射的光谱条数为n－1.而一群氢原子处于量子数为n的激发态时，由于向各个能级跃迁的可能性都存在，故可能辐射的光谱条数为N＝C＝.(2)跃迁与电离的不同跃迁时只能吸收等于两个能级差的光子；电离时只要原子吸收的能量ΔE≥E∞－En，就可以使处于定态n上的氢原子电离，当ΔE>E∞－En时，电离后电子还具有一定的动能．(3)吸收光子跃迁与电子碰撞跃迁的不同电子碰撞原子核时，只要电子的动能大于或等于某两个能级能量差就可引起原子的激发跃迁．但由于电子的动能不是一份一份的，因此撞击时可把部分动能传给原子，剩余的部分自身保留．例2有一群氢原子处于量子数n＝4的激发态中，能发出几种频率的光子？其中最高频率、最低频率各为多少？若有一个氢原子处于量子数n＝4的激发态时，最多能发出几种频率的光子？解析一群氢原子向低能级跃迁时，各种跃迁方式都会发生，即可以从n＝4的激光态跃迁到n＝3、n＝2、n＝1的各能级；再从n＝3的激发态跃迁到n＝2、n＝1的各能级；再从n＝2的激发态跃迁到n＝1的基态．故有N＝＝6种频率的光子产生．如图所示为跃迁示意图．最高频率的光子满足hν1＝－0.85eV－(－13.6eV)＝12.75eV＝2.04×10－18J，ν1＝3.1×1015Hz.最低频率的光子满足hν2＝－0.85eV－(－1.51eV)＝0.66eV＝1.056×10－19J，ν2＝21.6×1014Hz.一个氢原子处于量子数为4的激发态时，最多能发出4－1＝3(种)频率的光子．答案6种3.1×1015Hz1.6×1014Hz3种例3当用具有1.87eV能量的光子照射n＝3激发态的氢原子时，氢原子()A．不会吸收这个光子B．吸收该光子后被电离，电离后的动能为0.36eVC．吸收该光子后被电离，电离后电子的动能为零D．吸收该光子后不会被电离解析E3＝＝－1.51eV，即处于n＝3激发态的氢原子吸收大于或等于1.51eV能量的光子后即会发生电离，所以具有1.87eV能量的光子能被吸收，且电离后电子动能Ek＝(1.87－1.51)eV＝0.36eV.可见选项B正确．答案B例4用大量具有一定能量的电子轰击大量处于基态的氢原子，观测到了一定数目的光谱线．调高电子的能量再次进行观测，发现光谱线的数目比原来增加了5条．用Δn表示两次观测中最高激发态的量子数之差，E表示调高后电子的能量．根据氢原子的能级图(如图1所示)可以判断，Δn和E的可能值为()图1A．Δn＝1,13.22eV