(新课标)高考物理一轮总复习-选修部分 第17章 原子结构 原子核 第1讲 原子结构 氢原子光谱课件
4．[对玻尔理论的理解](多选)玻尔在提出的原子模型中所做的假设有( ) A．原子处在具有一定能量的定态中，虽然电子做加速运动，但不向外辐射能量 B．原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道绕核运动相对应，而电子的可能轨道的分布是不连续的 C．电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时，辐射(或吸收)一定频率的光子 D．电子跃迁时辐射的光子频率等于电子绕核做圆周运动的频率
1. 如图所示为氢原子能级示意图，现有大量的氢原子处于 n＝4 的激发态，当向低能级跃迁时辐射出 若干种不同频率的光，下列说法正确的是( )
A.这些氢原子总共可辐射出 3 种不同频率的光子 B.由 n＝2 能级跃迁到 n＝1 能级产生的光频率最小 C.由 n＝4 能级跃迁到 n＝1 能级产生的光最容易发生衍射现象 D.用 n＝2 能级跃迁到 n＝1 能级辐射出的光照射逸出功为 6.34 eV 的金属铂能发生光电效应
解析 由玻尔理论的跃迁假设知，原子处于激发态不稳定，可自发地向低能级发生跃迁，以光子的形 式放出能量。光子的吸收是光子发射的逆过程，原子在吸收光子后，会从较低能级向较高能级跃迁，但不 管是吸收光子还是发射光子，光子的能量总等于两能级之差，即 hν＝Em－En(m>n)，故选项 C、D 正确。
A．最多能辐射出 6 种频率的光子 B．辐射出的波长最大的光子最容易使某种金属发生光电效应 C．辐射出的光子最大能量为 12.75 eV D．一群处于 n＝1 能级的氢原子吸收 11.0 eV 的光子，一定有氢原子可以跃迁到 n＝2 能级 E．从 n＝4 能级跃迁到 n＝3 能级辐射出的光子频率最低
解析 由 n＝4 能级向低能级跃迁可以辐射出的不同频率的光子种数最多为 C24＝6，A 正确；光子的能 量 ΔE＝Em－En，所以最大能量为 ΔE＝E4－E1＝12.75 eV，C 正确；由 c＝λν 和 E＝hν 可知，频率越大的 光子能量越大，波长越短，故应该是波长越短的光子越容易使某种金属发生光电效应，B 错误；11.0 eV 的光子，其能量值不能满足 ΔE＝Em－En，D 错误；从 n＝4 能级跃迁到 n＝3 能级时 ΔE＝E4－E3＝0.66 eV， 能级差最小，故辐射出的光子频率最低，E 正确。
大家好
1
选考部分
选修3－4
第17章 原子结构 原子核
第1讲 原子Leabharlann 构 氢原子光谱板块一 主干梳理·对 点激活
二、对点激活 1．[物理学史](多选)1897 年英国物理学家汤姆孙发现了电子，下列关于电子的说法正确的是( ) A．汤姆孙通过阴极射线在电场和磁场中的运动得出了阴极射线是带负电的粒子的结论，并求出了阴极 射线的比荷 B．汤姆孙通过光电效应的研究发现了电子 C．电子的质量是质子质量的 1836 倍 D．汤姆孙通过对不同材料做阴极发出的射线做研究，并研究光电效应等现象，说明电子是原子的组成 部分，是比原子更基本的物质单元
解析 A、B、C 三项都是玻尔提出来的假设，其核心是原子定态概念的引入与能级跃迁学说的提出， 也就是量子化的概念。原子的不同能量状态与电子绕核运动时不同的圆轨道相对应，是经典理论与量子化 概念的结合。电子绕核做圆周运动时，不向外辐射能量，原子辐射的能量是跃迁能级的能量差，与电子绕 核运动无关。
5．[玻尔跃迁假设](多选)光子的发射和吸收过程是( ) A．原子从基态跃迁到激发态要放出光子，放出光子的能量等于原子在始、末两个能级的能量差 B．原子不能从低能级向高能级跃迁 C．原子吸收光子后从低能级跃迁到高能级，放出光子后从较高能级跃迁到较低能级 D．原子无论是吸收光子还是放出光子，吸收的光子或放出的光子的能量恒等于始、末两个能级的能量 差值
解析 汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，并测出了电子的质量、电量，故选 A、D。
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、D 位置时屏上观察不到闪光 D．放在 D 位置时屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少
解析 根据 α 粒子散射实验的现象，绝大多数 α 粒子穿过金箔后，基本上沿原方向前进，因此在 A 位置观察到的闪光次数最多，故选项 A 正确；少数 α 粒子发生大角度偏转，因此从 A 到 D 观察到的闪光 次数会逐渐减少，因此选项 B、D 正确，C 错误。
3．[光谱分析]下列关于光谱的说法正确的是( ) A．太阳光谱是连续谱 B．日光灯产生的光谱是连续谱 C．酒精灯中燃烧的钠蒸气所产生的光谱是线状谱 D．白光通过温度较低的钠蒸气，所产生的光谱是连续谱
板块二 考点细研·悟 法培优
A．用氢原子从高能级向基态跃迁时发射的光照射锌板一定不能产生光电效应现象 B．一群处于 n＝3 能级的氢原子向基态跃迁时，能放出 3 种不同频率的光 C．一群处于 n＝3 能级的氢原子向基态跃迁时，发出的光照射锌板，锌板表面所发出的光电子的最大 初动能为 8.75 eV D．用能量为 10.3 eV 的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态 E．用能量为 14.0 eV 的光子照射，可使处于基态的氢原子电离
解析 太阳光谱不是连续谱，日光灯是低压蒸气发光，所以产生线状谱，但汞蒸气还发射紫外线，紫 外线使荧光粉发光，因此用分光镜观察会看到连续谱的背景上有数条亮线，这是连续谱和线状谱叠加的结 果，A、B 错；酒精灯中燃烧的钠是低压气体发光，是线状谱，C 正确；白光通过温度较低的钠蒸气，钠 会吸收自己的特征谱线，不是连续谱，D 错。
1.氢原子的核外电子从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道的过程中( ) A.原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能增大 B.原子要放出光子，电子的动能减小，原子的电势能减小 C.原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能减小 D.原子要吸收光子，电子的动能减小，原子的电势能增大
2.氦原子被电离一个核外电子，形成类氢结构的氦离子的能级示意图如图所示。在具有下列能量的光 子或者电子中，不能被基态氦离子吸收而发生跃迁的是 ( )
高考物理一轮复习原子结构 原子核
2.能级跃迁
(1)能级和半径公式： ①能级公式：En＝n12 E1(n＝1,2,3，…)，其中E1为基态能量，其数值为E1 ＝ －13.6 eV.
②半径公式：rn＝n2r1(n＝1,2,3，…)，其中r1为基态轨道半径，其数值为 r1＝0.53×10－10 m.
例2 (2022·重庆卷·6)如图为氢原子的能级示意图.已知蓝光光子的能量
范围为2.53～2.76 eV，紫光光子的能量范围为2.76～3.10 eV.若使处于基
态的氢原子被激发后，可辐射蓝光，不辐射紫光，
则激发氢原子的光子能量为
A.10.20 eV
√C.12.75 eV
B.12.09 eV D.13.06 eV
√B.n＝3跃迁到n＝1放出的光电用0.85 eV的光子照射，氢原子跃迁到n＝4激发态
从n＝3跃迁到n＝1放出的光电子能量最大，根据 Ek＝E－W0，可得此时最大初动能为Ek＝9.8 eV， 故A错误； 从 n＝3 跃迁到 n＝1 放出的光电子能量最大，根据 p＝hλ＝hcν，E＝hν，可知动量也最大，故 B 正确； 大量氢原子从n＝3的激发态跃迁到基态能放出C23＝3种频率的光子， 其中从n＝3跃迁到n＝2放出的光子能量为ΔE1＝－1.51 eV－(－3.4 eV) ＝1.89 eV<2.29 eV，不能使金属钠发生光电效应，其他两种均可以， 故C错误；
核反应及核能的计算
梳理 必备知识
1.核反应的四种类型
类型 衰 α衰变 变 β衰变
可控性 自发 自发
人工转变 人工控制
核反应方程典例 23982U→23940Th＋_42H__e_ 23940Th→23941Pa＋－01e 147N＋42He→ 178O ＋11H (卢瑟福发现质子) 42He＋94Be→126C＋10n (查德威克发现中子)
高三物理一轮复习 3531：原子结构原子核课件
重核裂变
比较容易 进行人工 控制
除氢弹外 无法控制
轻核聚变
2.核力与核能
(1)核力
①含义：原子核里的核子间存在互相作用的核力， 核力把核子紧紧地束缚在核内，形成稳定的原子核．
(2)核能
②特点 a．核力是强相互作用的一种表现；
①质能方程：一定的能量和一定的质量相联系，物体的总能量和它的质量成正
转．
2．玻尔理论
(1)定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量状态中 原子是 稳定 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
①氢原子的能级公式：En＝
－13.6 eV.
E1(n＝1,2,3，…)，其中E1为基态能量E1＝
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r1＝0.53×10－10 m.
(2)氢原子的能级图，如图3－1－1. ①能级图中的横线表示氢原子可能的能量状态——定态． ②横线左端的数字“1,2,3…”表示量子数，右端的数字“－13.6，－3.4，…”表示氢原
方法一：设放射性元素 变后，变成稳定的新元 素
经过n次α衰变和m次β衰 ，则表示该核反应的方
程为：
.
根据电荷数守恒和质量守恒可列方程： A ＝ A′＋ 4n，Z＝Z′＋2n－m.
3．对半衰期的理解
(1) 根据半衰期的概念，可总结出公式 N 余 ＝ N 原
高考一轮物理总复习第章《原子与原子核》章末总结ppt课件
2.关于核反应 原子核的变化叫核反应，常见的核反应有：衰变、 人工转变、裂变和聚变等几种类型.不论是哪种类型的 核反应，都遵守质量数守恒和电荷数守恒，这是写核 反应方程的重要依据.但是，写核反应方程时，应以实 验事实为依据，而不能仅仅根据这两个守恒随意去写 实际上不存在的核反应. 需要特别注意的是，核反应通常是不可逆的，方 程中只能用箭头符号“→”来连接，并指示反应的方 向，而不能用“＝”连接核反应方程. 核反应过程通常伴有巨大的能量转化.释放核能 的主要途径有：重核的裂变和轻核的聚变.
D.改用频率大于 ν 的光照射，光电子的最大初动 能变大
【解析】增大入射光强度，单位时间内照射到单 位面积的光电子数增加，则光电流将增大，故选项 A 正确；光电效应是否发生取决于照射光的频率，而与 照射强度无关，故选项 B 错误.用频率为 ν 的光照射光 电管阴极，发生光电效应，用频率较小的光照射时， 若光的频率仍大于极限频率，则仍会发生光电效应， 选项 C 错误；根据 hν－W 逸＝12mv2 可知，增加照射光 频率，光电子的最大初动能也增大，故选项 D 正确.
【答案】ABC
4.(2014 北京)质子、中子和氘核的质量分别为 m1、 m2 和 m3，当一个质子和一个中子结合成氘核时，释放 的能量是(c 表示真空中的光速)( )
A.(m1＋m2－m3)c B.(m1－m2－m3)c C.(m1＋m2－m3)c2 D.(m1－m2－m3)c2
【解析】本题考查质能方程，对于Δm 的计算是 关键.
1.对原子核的认识 认识原子当中有个核是从α粒子散射实验开始的，卢 瑟福从α粒子散射现象中提出了原子的核式结构学说，指 出在原子中存在一个很小的核；卢瑟福利用α粒子轰击氮 核得到了质子，查德威克用实验证实在原子核中除了质子 外，还有中子，从而确定了原子核是由质子和中子组成的； 天然放射现象的发现又说明了原子核也有复杂的结构，而 且原子核还能够按照一定的规律发生变化.
高考物理一轮复习知识点专题讲义---原子和原子核
(2)放射性同位素的应用与防护
①放射性同位素：有 天然放射性同位素 和 人工放射性同
位素 两类，放射性同位素的种类比较多，已达 1 000 多种．
②应用：消除静电、工业探伤、做 示踪原子 等．
③防护：防止放射性对人体组织的伤害．
第十二章
高三一轮 物理
2．原子核的组成 (1)原子核由质子和中子组成，质子和中子统称为 核子 .质子 带正电，中子不带电． (2)基本关系 ①核电荷数(Z)＝质子数＝元素的原子序数＝ 核外电子数 . ②质量数(A)＝ 核子数 ＝质子数＋中子数． (3)X 元素的原子核的符号为AZX，其中 A 表示 质量数 ，Z 表 示核电荷数．
8．射线的危害和防护Ⅰ
2014年全国卷ⅠT35(1)(考查天然放射 现象和半衰期) 全国卷ⅡT35(1)(考查原子和原子核) 2016年全国卷ⅠT35(1)(考查核反应方 程) 全国卷ⅢT35(1)(考查核反应与质能关 系)
2017年全国卷ⅠT35(1)(考查核能的计 算) 全国卷ⅡT35(1)(以核反应为背景，考 查半衰期、质量亏损和动量守恒定律 的应用)
小．
跃迁 (2)从高级级(n 大)――→低能级(n 小)―→放出能量，hν＝En 大－En
小．
第十二章
高三一轮 物理
2．两类能级跃迁 (1)自发跃迁：高能级→低能级，释放能量，发出光子． 光子的频率 ν＝ΔnE＝E高－h E低. (2)受激跃迁：低能级→高能级，吸收能量． ①光照(吸收光子)：光子的能量必须恰等于能级差 hν＝ΔE. ②碰撞、加热等：只要入射粒子能量大于或等于能级差即可， E 外≥ΔE. ③大于电离能的光子被吸收，将原子电离．
第十二章
高三一轮 物理
③两个典型的衰变方程
2017届高考物理一轮总复习选修部分第17章原子结构原子核第1讲原子结构氢原子光谱课件详解
板块二 考点细研· 悟 法培优
考点
氢原子能级图及原子跃迁 深化理解
1．能级图中相关量意义的说明 相关量 能级图中的横线 横线左端的数字“1,2,3…” 横线右端的数字 “－13.6，－3.4…” 相邻横线间的距离 带箭头的竖线 表示量子数 表示氢原子的能量 表示相邻的能量差， 量子数越大相邻的能量差越小，距离越小 表示原子由较高能级向较低能级跃迁，原子 跃迁的条件为 hν＝Em－En 意义 表示氢原子可能的能量状态——定态
3．氢原子的能级和轨道半径 1 2E1 n (1)氢原子的能级公式：En＝ (n＝1,2,3，…)，其中 E1 为基态能量，其数值为 E1＝ －13.6eV 。 (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
解析 由原子跃迁、光电效应的规律分析。这些氢原子向低能级跃迁时可辐射出 6 种光子，A 错误； 由 n＝4 能级跃迁到 n＝3 能级产生的光子能量最小，光频率最小，B 错误；由 n＝4 能级跃迁到 n＝1 能级 产生的光子能量最大，光频率最大，光波长最小，最不容易发生衍射现象，C 错误；由 n＝2 能级跃迁到 n ＝1 能级辐射出的光子能量为 10.20 eV>6.34 eV，所以能使金属铂发生光电效应，D 正确。
解析 根据 α 粒子散射实验的现象，绝大多数 α 粒子穿过金箔后，基本上沿原方向前进，因此在 A 位置观察到的闪光次数最多，故选项 A 正确；少数 α 粒子发生大角度偏转，因此从 A 到 D 观察到的闪光 次数会逐渐减少，因此选项 B、D 正确，C 错误。
3．[光谱分析]下列关于光谱的说法正确的是( A．太阳光谱是连续谱 B．日光灯产生的光谱是连续谱
高三物理一轮复习优质课件1：13.3原子结构 原子核
3．原子核的衰变 (1)三种射线的比较：
种类
α射线
ห้องสมุดไป่ตู้组成
高速 氦核 流
带电荷量 质量 符号
_2_e 4mp
_42H__e_
β射线 γ射线
高速 光__子__流(高
电__子__流 频电磁波)
_－__e
0
mp 1 840
静止质量为零
①轨道假设：原子中的电子在库仑引力的作用下， 绕原子核做圆周运动，电子绕核运动的可能轨道 是不连续的 。
②定态假设： 电子在不同的轨道上运动时，原子处于不同的状态， 因而具有不同的能量，即原子的能量是不连续的。 这些具有确定能量的稳定状态称为定态，在各个定 态中，原子是稳定的，不向外辐射能量。
③跃迁假设：
_－_01e_
γ
种类
α射线
β射线
速度
_0_.1__c
_0_._99_c_
在电磁场中 偏转 与α射线反向偏转
贯穿本领
最弱，用 较强，穿透几 纸能挡住 毫米的铝板
对空气的 电离作用
很___强_
较弱
γ射线 c
不偏转 最强，穿透 几厘米铅板
很___弱_
(2)半衰期：
①定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需
典型的裂变方程： 23952U＋10n―→8396Kr＋14546Ba＋310n
②轻核聚变： 定义：某些轻核结合成质量数较大的原子核的反应 过程。 特点： a.聚变过程放出大量的能量，平均每个核子放出的能 量，比裂变反应中每个核子放出的能量大3至4倍； b.聚变反应比裂变反应更剧烈； c.对环境污染较小；d.自然界中聚变反应原料丰富。
2025年中考化学总复习一轮考点梳理第17课时分子和原子、原子的构成
(2) 根据下列原子结构示意图,回答问题。
① 如图甲中,最外层达到相对稳定结构的原子是
② 在化学反应中,锂原子容易
Ne
(填化学符号)。
失去 (填“得到”或“失去”)电子。
③ 锂和钠属于不同种原子,是因为它们的原子中 质子数 不同。
(3) 如图乙中A、B、C、D是四种粒子的结构示意图。请你回答下列问题:
B. ①②属于同种元素
C. ①对应的原子结构示意图是④
D. ②形成的单质化学性质不稳定
( A )
2. (2023·娄底)某粒子的结构示意图如图,下列有关说法正确的是
(1) 物理变化:
速率
分子 本身没有变化,只是 分子间的间隔、分子的运动
发生了改变。
(2) 化学变化:
分子 本身发生改变,变成了
其他物质的分子
。
例如,水的电解和水的蒸发在微观上的不同点是 水电解时水分子变成了
氢分子和氧分子;水蒸发时水分子没有变,只是水分子间的间隔和水分子
的运动速率发生改变
。
2. 纯净物和混合物(由分子构成的物质):
例1 (2022·泰州)下列物质由分子构成的是
A. 锌
B. 氮气
C. 石墨
( B )
D. 氯化钾
例2 如图所示为四种原子的结构示意图,其中化学性质相似的一组是
( B )
A. ①和②
B. ①和③
C. ②和③
D. ③和④
例3 在宏观、微观和符号之间建立联系是学习化学的重要思维方式。
(1) 氯化钠是由
离子 (填“原子”“分子”或“离子”)构成的。
( B )
3. 请从分子的角度解释下列生产、生活中的现象。
(1) 湿衣服在太阳下晾晒比在阴凉处干得更快: 温度越高,分子运动越剧烈 。
高三物理一轮复习精品课件3：13.3 原子与原子核
(4)氢原子光谱 氢原子光谱线是最早发现、研究的光谱线，这些 光谱线可用一个统一的公式表示： 1λ＝R(m12－n12) 式中 m＝1,2,3，…对每一个 m，有 n＝m＋1，m ＋2，m＋3，…构成一个谱线系．
[特别提醒] 氢原子光谱是线状的、不连续的，波 长只能是分立的值.
知识点2 氢原子的能级结构、能级公式 Ⅰ 1. 玻尔理论 (1)定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态 中，在这些能量状态中原子是稳定的，电子虽然绕核 运动，但并[玻尔理论的跃迁假说][2011·四川高考]氢原子 从能级 m 跃迁到能级 n 时辐射红光的频率为 ν1，从能 级 n 跃迁到能级 k 时吸收紫光的频率为 ν2，已知普朗 克常量为 h，若氢原子从能级 k 跃迁到能级 m，则( )
A．吸收光子的能量为 hν1＋hν2 B．辐射光子的能量为 hν1＋hν2 C．吸收光子的能量为 hν2－hν1 D．辐射光子的能量为 hν2－hν1
C. 这些氢原子总共可辐射出 3 种不同频率的光 D. 用 n＝2 能级跃迁到 n＝1 能级辐射出的光照射 逸出功为 6.34 eV 的金属铂能发生光电效应
解析：大量氢原子从 n＝4 的激发态向低能级跃迁 时能辐射出 6 种不同频率的光；频率最高的是由 n＝4 能级跃迁到 n＝1 能级的光，其波长最短，最难表现出 衍射现象；频率最小的光是由 n＝4 能级跃迁到 n＝3 能级产生的；从 n＝2 能级跃迁到 n＝1 能级辐射出的 光子能量 hν＝E2－E1＝[－3.40－(－13.6)] eV＝10.2 eV>6.34 eV，能发生光电效应，选项 D 正确．
答案：D
3. [跃迁假设和光电效应]右图为氢原 子能级的示意图，现有大量的氢原子处 于n＝4的激发态，当向低能级跃迁时辐 射出若干不同频率的光．关于这些光下 列说法正确的是( )
高三物理第一轮复习 原子结构 新人教版
第 1课时 原子结构基础知识归纳1.电子的发现和汤姆孙的原子模型 电子的发现：1897年英国物理学家 汤姆孙 ，对阴极射线进行了一系列的研究，从而发现了电子.使人们认识到 原子 有复杂结构，揭开了研究原子的序幕.汤姆孙的“枣糕”模型：原子是一个球体，正电荷均匀分布在整个球内，电子像枣糕里的枣子一样镶嵌在原子里. 2.卢瑟福的核式结构模型 (1)α粒子散射实验装置(2)α粒子散射实验的结果：α粒子通过金箔时，绝大多数不发生偏转，仍沿原来的方向前进，少数发生较大的偏转，极少数偏转角超过90°，有的甚至被弹回，偏转角几乎达到180°.(3)核式结构模型：在原子的中心有一个很小的核，叫做 原子核 ，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核空间里绕着核旋转.原子核所带的正电荷数等于核外的 电子数 ，所以整个原子是呈电中性的.电子绕着核旋转所需的向心力就是核对它的 库仑引力 .(4)从α粒子散射实验的数据估算出原子核大小的数量级为10－15～10－14m ，原子大小的数量级为10－10m.3.氢原子光谱(1)光谱分为两类，一类称为 线光谱 ，另一类称为 连续光谱 ；(2)各种原子的发射光谱都是线状光谱，都只能发出几种特定频率的光，不同原子的发光频率是不同的，因此线状光谱称为原子的 特征谱线 ，对光谱线进行分析，就可以确定发光物质，这种方法称为 光谱分析 .(3)氢原子光谱可见光谱线波长可以用公式： )121(122n R -=λ表示，式中R 称为里德伯常量，R ＝1.1×107m －1.4.玻尔的原子模型(1)原子核式结构模型与经典电磁理论的矛盾说明，经典电磁理论已不适用于原子系统，玻尔从光谱学成就得到启发，利用普朗克的能量量子化的概念，提出三个假设：① 定态假设 ：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的，电子虽然做加速运动，但并不向外辐射能量，这些状态叫定态.② 跃迁假设 ：原子从一个定态(设能量为E 2)跃迁到另一定态(设能量为E 1)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h ν＝E 2－E 1.③ 轨道量子化假设 ：原子的不同能量状态，跟电子不同的运行轨道相对应.原子的能量不连续，因而电子可能轨道的分布也是不连续的.(2)玻尔的氢原子模型①氢原子的能级公式和轨道半径公式：玻尔在三条假设基础上，利用经典电磁理论和牛顿力学，计算出氢原子核外电子的各条可能轨道的半径，以及电子在各条轨道上运动时原子的能量.氢原子中电子在第n 条可能轨道上运动时，氢原子的能量E n 和电子轨道半径r n 分别为E n＝21nE 、r n ＝n 2r 1(n ＝1、2、3…).其中E 1、r 1为离核最近的第一条轨道(即n ＝1)的氢原子能量和轨道半径.即E 1＝－13.6 eV ，r 1＝0.53×10－10m(以电子距原子核无穷远时电势能为零计算).②氢原子的能级图：氢原子的各个定态的能量值，叫 氢原子的能级 .按能量的大小用图象表示出来即能级图.其中n ＝1的定态称为 基态 ，n ＝2以上的定态，称为 激发态 .5.原子核结构(1)汤姆孙发现电子，说明 原子 不是最小的微粒；卢瑟福α粒子散射实验，说明原子里存在一个很小的 原子核 ；卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，获得质子，说明 原子核 也不是最小的微粒.(2)原子核是由 质子 和 中子 组成的；质子和中子统称为 核子 ，原子核的核电荷数等于 质子数 ，等于原子的核外 电子数 ；原子核的质量数等于原子核内的 核子数 .(3)质子数相同而中子数不同的原子核互称 同位素 ，原子的化学性质决定于原子的核外 电子数 ；同位素具有相同的质子数，相同的核外电子数，因而具有相同的 化学性质 .重点难点突破一、为什么用α粒子散射实验研究原子结构原子结构无法直接观察到，要用高速粒子进行轰击，根据粒子的散射情况分析判断原子的结构，而α粒子有足够的能量，可以穿过原子，并且利用荧光作用可观察α粒子的散射情况，所以选取α粒子进行散射实验.二、氢原子怎样吸收能量由低能级向高能级跃迁此类问题可分为三种情况：1.光子照射氢原子，当光子的能量小于电离能时，只能满足光子的能量为两定态间能级差时才能被吸收.2.光子照射氢原子，当光子的能量大于电离能时，任何能量的光子都能被吸收，吸收的能量一部分用来使电子电离，另一部分可用来增加电子离开核的吸引后的动能.3.当粒子与原子碰撞(如电子与氢原子碰撞)时，由于粒子的动能可全部或部分被氢原子吸收，故只要入射粒子的动能大于或等于原子两能级的能量差，就可以使原子受激发而向高能级跃迁.典例精析1.α粒子散射实验与核式结构模型【例1】卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出( )A.原子的核式结构模型B.原子核内有中子存在C.电子是原子的组成部分D.原子核是由质子和中子组成的【解析】卢瑟福精确统计了向各个方向散射的α粒子的数目，提出了原子的核式结构模型：在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核，原子的全部正电荷与几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外的空间运动，由此可知，A选项正确.【答案】A【思维提升】(1)关键是利用α粒子散射实验的结果进行分析.(2)尽管B、C、D正确，但实验结果不能说明它们，故不选B、C、D.【拓展1】在卢瑟福的α粒子散射实验中，有少数α粒子发生大角度偏转，其原因是( A )A.原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上B.正电荷在原子中是均匀分布的C.原子中存在着带负电的电子D.原子只能处于一系列不连续的能量状态中【解析】α粒子带正电，其质量约是电子质量的7 300倍.α粒子碰到金原子内的电子，就像飞行中的子弹碰到尘埃一样，其运动方向不会发生明显的改变.若正电荷在原子内均匀分布，α粒子穿过原子时，它受到的两侧正电荷斥力有相当大一部分互相抵消，使α粒子偏转的力也不会很大.根据少数α粒子发生大角度偏转的现象，只能认为原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上，入射的α粒子中，只有少数α粒子有机会很接近核，受到很大的斥力而发生大角度偏转.所以正确选项是A.2.氢原子的能级跃迁【例2】假定处在量子数为n的激发态的氢原子跃迁到各较低能级的原子数是处在该激发态能级上的原子总数的11-n .现在1 200个氢原子被激发到量子数为4的能级上，若这些受激氢原子最后都回到基态，则在此过程中发出的光子总数是( )A.2 200个B.2 000个C.1 200个D.2 400个【解析】如图所示，各能级间跃迁的原子个数及处于各能级的原子个数分别为n ＝4到n ＝3 N 1＝1 200×141-＝400 n ＝3能级的原子个数为400个. n ＝4到n ＝2 N 2＝1 200×141-＝400 n ＝3到n ＝2 N 3＝400×131-＝200 n ＝2能级的原子个数为600个. n ＝4到n ＝1 N 4＝1 200×141-＝400 n ＝3到n ＝1 N 5＝400×131-＝200 n ＝2到n ＝1 N 6＝600所以发出的光子总数为N ＝N 1＋N 2＋…＋N 6＝2 200【答案】A【思维提升】(1)原子从低能级向高能级跃迁吸收一定能量的光子，当一个光子的能量满足h υ＝E 末－E 初时，才能被某一个原子吸收，使原子从低能级E 初向高能级E 末跃迁，而当光子能量h υ大于或小于E 末－E 初时都不能被原子吸收.(2)原子从高能级向低能级跃迁，以光子的形式向外辐射能量，所辐射的光子能量恰等于发生跃迁时的两能级间的能量差.(3)当光子能量大于或等于13.6 eV 时，也可以被氢原子吸收，使氢原子电离；当氢原子吸收的光子能量大于13.6 eV 时，氢原子电离后，电子具有一定的初动能.一群氢原子处于量子数为n 的激发态时，可能辐射出的光谱线条数为N ＝2C 2)1(n n n =-. 【拓展2】氢原子的能级如图所示，已知可见光的光子能量范围约为1.62 eV ～3.11 eV.下列说法错误的是( D )A.处于n ＝3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并发生电离B.大量氢原子从高能级向n ＝3能级跃迁时，发出的光具有显著的热效应C.大量处于n ＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出6种不同频率的光D.大量处于n ＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出3种不同频率的可见光易错门诊 3.氢原子的能量【例3】氢原子基态的轨道半径为0.528×10－14m ，量子数为n 的能级的能量为E ＝－26.13neV.(1)求电子在基态轨道上运动时的动能；(2)有一群氢原子处于量子数n ＝3的激发态.画一能级图，在图上用箭头标明这些氢原子能发出哪几条光谱线；(3)计算这几条光谱线中波长最短的一条的波长.(其中静电力常量k ＝9.0×109N ·m 2/C 2，电子的电荷量e ＝1.6×10－19C ，普朗克恒量h ＝6.63×10－34J ·s ，真空中光速c ＝3.0×108m/s)【错解】(1)电子在基态轨道中运动时量子数n ＝1，其动能为E n ＝－26.13n ＝－216.13＝－13.6 eV由于动能不为负值，所以E k ＝|E n |＝13.6 eV (2)作能级图如图，可能发出两条光谱线.(3)由于能级差最小的两能级间跃迁产生的光谱线波长最短，所以(E 3－E 2)时所产生的光谱线为所求，其中E 2＝－226.13 eV ＝－3.4 eV E 3＝－236.13eV ＝－1.51 eV由h ν＝E 3－E 2及λ＝νc所以λ＝23E E ch -=19348106.1)]4.3(51.1[1063.6103--⨯⨯--⨯⨯⨯ m ＝6.62×10－7m 【错因】(1)动能的计算错误主要是不理解能级的能量值的物理意义，因而把电子在基态轨道上运动时的动能与n ＝1时的能级的能量值等同起来.电子在轨道上的能量E ，它包括电势能E p 和动能E k .计算表明E p ＝－2E k ，所以E ＝E k ＋E p ＝－E k ，E k ＝－E ＝13.6 eV.虽然错解中解出的数值正确，但概念的理解是错误的.(2)错解中把电子的发射光谱图画成了吸收光谱图.(3)不少学生把能级图上表示能级间能量差的长度线看成与谱线波长成正比了. 【正解】(1)设电子的质量为m ，电子在基态轨道上的速率为v 1，根据牛顿第二定律和库仑定律有12212r v m r e k =所以E k ＝102199122110528.02)106.1(100.9221--⨯⨯⨯⨯⨯==r ke mv J ＝2.18×10－18 J＝13.6 eV(2)当氢原子从量子数n ＝3的能级跃迁到较低能级时，可以得到3条光谱线，如图所示. (3)波长最短的一条光谱线对应的能级差应为最大，应是从量子数为3的能级跃迁到量子数为1的能级所发出的光谱线.E 3－E 1＝h υυ＝λc λ＝13E E hc -＝1.65×10－7m【思维提升】正确理解能级、能级图的物理意义是避免出错的关键.。
高考物理一轮课件原子结构原子核
现代物理理论对原子结构和原子核认识深化
揭示原子内部结构
现代物理理论揭示了原子内部 结构，包括电子云分布、能级
结构等。
预测新元素性质
基于现代物理理论，可以预测 新元素的性质，如半衰期、衰 变方式等。
解释原子核稳定性
现代物理理论解释了原子核的 稳定性，如核力作用、核子分 布等。
拓展核技术应用领域
现代物理理论的发展促进了核 技术的应用领域拓展，如核能
06
现代物理理论在原子结构原子核领域应用
量子力学在描述微观粒子运动规律中作用
描述微观粒子状态
01
量子力学通过波函数来描述微观粒子的状态，包括位置、动量
、自旋等。
解释微观粒子运动规律
02
量子力学通过薛定谔方程等理论工具，解释了微观粒子的运动
规律，如不确定性原理、隧道效应等。
预测微观粒子性质
03
基于量子力学理论，可以预测微观粒子的各种性质，如能级结
玻尔理论基本假设
定态假设、跃迁假设、轨道量子化。
02
能级与能级差
原子只能处于一系列不连续的能量状态中，这些状态称为能级。相邻能
级之间的能量差称为能级差。
03
受激跃迁与自发跃迁
原子在受到外界能量激发时，会从低能级跃迁到高能级，称为受激跃迁
；而原子在高能级不稳定，会自发地跃迁回低能级，同时释放出能量，
称为自发跃迁。
原子光谱及其应用
原子光谱的产生
原子从高能级向低能级跃迁时，会释放出特定频率的光子，形成原子光谱。
原子光谱的特点
分立性、选择性、灵敏度高。
原子光谱的应用
研究物质结构、进行元素分析、测量时间标准等。例如，通过测量氢原子光谱的波长，可 以精确地确定氢原子的能级结构，进而推导出里德伯常数等重要物理常数。