第2講原子結構氫原子光譜課

程

標

準1.了解人類探索原子結構的歷史．2．知道原子核式結構模型．3．通過對氫原子光譜的分析，了解原子的能級結構．4．了解原子核的組成和核力的性質(zhì)．知道四種基本相互作用．能根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒寫出核反應方程．5．了解放射性和原子核衰變．知道半衰期及其統(tǒng)計意義．了解放射性同位素的應用，知道射線的危害與防護．6．認識原子核的結合能和比結合能，了解核裂變反應．關注核技術應用對人類生活和社會發(fā)展的影響．素

養(yǎng)

目

標物理觀念：(1)知道原子的核式結構和氫原子光譜．(2)理解放射性和元素衰變、半衰期、同位素的概念；知道核裂變和核聚變的區(qū)別．科學思維：(1)掌握氫原子光譜的規(guī)律，并利用規(guī)律進行解題．(2)利用原子核的結構模型解釋與核物理有關的問題．會利用質(zhì)能方程計算核能．科學探究：了解人類探索原子及其結構的歷史、人類對物質(zhì)結構的探索歷程．考點一考點一原子的核式結構模型

●———【必備知識·自主落實】———●1．電子的發(fā)現(xiàn)：英國物理學家湯姆孫研究________發(fā)現(xiàn)了電子，證明了原子可以再分．陰極射線2．原子的核式結構：

(1)α粒子散射實驗[注意關鍵詞語“絕大多數(shù)”“少數(shù)”等]：1909～1911年，英國物理學家________和他的助手進行了用α粒子轟擊金箔的實驗，實驗發(fā)現(xiàn)________α粒子穿過金箔后基本上仍沿原來方向前進，但有少數(shù)α粒子發(fā)生了________偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)的角度甚至大于90°，也就是說它們幾乎被“撞”了回來．(如圖所示)(2)原子的核式結構模型：在原子中心有一個很小的核，原子全部的________和幾乎全部________都集中在核里，帶負電的電子在核外空間繞核旋轉(zhuǎn)．盧瑟福絕大多數(shù)大角度正電荷質(zhì)量

●———【關鍵能力·思維進階】———●1．[2024·上海浦東新統(tǒng)考]關于盧瑟福的原子核式結構模型，下列說法正確的是(

)A.在原子中心有一很小的帶負電的核B.原子的全部質(zhì)量都集中在原子核里C.電子在核外不停地繞核運動D.電子繞核運動的向心力由核力提供答案：C解析：在原子的中心有一個很小的核，叫原子核，原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里，故A、B錯誤；帶負電的電子在核外空間里繞著核旋轉(zhuǎn)，故C正確；電子繞核運動的向心力由庫侖力提供，故D錯誤．故選C.2．如圖所示是α粒子散射實驗裝置的示意圖．從α粒子源發(fā)射的α粒子射向金箔，利用觀測裝置觀測發(fā)現(xiàn)，絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后，基本上仍沿原來的方向前進，但有少數(shù)α粒子(約占八千分之一)發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)α粒子偏轉(zhuǎn)的角度甚至大于90°.下列說法正確的是(

)A.α粒子束是快速運動的質(zhì)子流B.實驗結果說明原子中的正電荷彌漫性地均勻分布在原子內(nèi)C.α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)是金箔中的電子對α粒子的作用引起的D.α粒子散射實驗裝置的內(nèi)部需要抽成真空答案：D解析：α粒子是氦的原子核，因此不是質(zhì)子流，選項A錯誤；實驗結果說明占原子質(zhì)量絕大部分的帶正電的物質(zhì)集中在很小的空間范圍，選項B錯誤；α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)是金箔中的帶正電的原子核對α粒子的庫侖斥力引起的，選項C錯誤；為避免空氣分子的影響，內(nèi)部需要抽成真空，選項D正確．故選D.3．[2023·黑龍江哈爾濱哈師大附中校考三模]在α粒子散射實驗中，下列圖景正確的是(

)答案：B考點二考點二氫原子光譜

、

氫原子能級圖及原子躍遷

●———【必備知識·自主落實】———●1．氫原子光譜(1)光譜：用光柵或棱鏡可以把各種顏色的光按波長(頻率)展開，獲得光的________(頻率)和強度分布的記錄，即光譜．(2)光譜分類波長

線狀吸收2．玻爾理論的三條假設(1)定態(tài)假設：原子只能處于一系列________的能量狀態(tài)中，在這些能量狀態(tài)中原子是_______的，電子雖然繞核運動，但并不向外輻射能量．(2)躍遷假設：原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時，它輻射或吸收一定頻率的光子，光子的能量由這兩個定態(tài)的能量差決定，即hν＝________________．(h是普朗克常量，h＝6.63×10－34J·s)(3)軌道假設：原子的不同能量狀態(tài)跟電子在不同的圓周軌道繞核運動相對應．原子的定態(tài)是不連續(xù)的，因此電子的可能軌道也是________的．不連續(xù)穩(wěn)定Em－En（m>n）不連續(xù)3．氫原子的能量和能級躍遷(1)氫原子的能極圖：如圖所示．

例1“夢天號”實驗艙攜帶世界首套可相互比對的冷原子鐘組發(fā)射升空，對提升我國導航定位、深空探測等技術具有重要意義．如圖所示為某原子鐘工作的四能級體系，原子吸收頻率為ν0的光子從基態(tài)能級Ⅰ躍遷至激發(fā)態(tài)能級Ⅱ，然后自發(fā)輻射出頻率為ν1的光子，躍遷到鐘躍遷的上能級2，并在一定條件下可躍遷到鐘躍遷的下能級1，實現(xiàn)受激輻射，發(fā)出鐘激光，最后輻射出頻率為ν3的光子回到基態(tài)．該原子鐘產(chǎn)生的鐘激光的頻率ν2為(

)A．ν0＋ν1＋ν3B．ν0＋ν1－ν3C．ν0－ν1＋ν3D．ν0－ν1－ν3答案：D解析：原子吸收頻率為ν0的光子從基態(tài)能級Ⅰ躍遷至激發(fā)態(tài)能級Ⅱ時有EⅡ－EⅠ＝hν0且從激發(fā)態(tài)能級Ⅱ向下躍遷到基態(tài)Ⅰ的過程有EⅡ－EⅠ＝hν1＋hν2＋hν3聯(lián)立解得ν2＝ν0－ν1－ν3故選D.例2[2024·廣東深圳一模]有些金屬原子受激后，從某激發(fā)態(tài)躍遷回基態(tài)時，會發(fā)出特定顏色的光．圖甲所示為鈉原子和鋰原子分別從激發(fā)態(tài)躍遷回基態(tài)的能級差值，鈉原子發(fā)出頻率為5.09×1014Hz的黃光，可見光譜如圖乙所示．鋰原子從激發(fā)態(tài)躍遷回基態(tài)發(fā)光顏色為(

)A.紅色B.橙色C.綠色D.青色答案：A解析：由波爾理論結合普朗克的量子假說，即E＝hν，根據(jù)圖甲可得ENa＝hνNa，ELi＝hνLi代入數(shù)據(jù)可得νLi≈4.48×1014Hz對照圖乙可知，鋰原子從激發(fā)態(tài)躍遷回基態(tài)發(fā)光顏色為紅光．

答案：AB考點三考點三原子核的衰變及半衰期

●———【必備知識·自主落實】———●1．原子核的組成：原子核是由________和中子組成的，原子核的電荷數(shù)等于核內(nèi)的________．2．天然放射現(xiàn)象放射性元素________地發(fā)出射線的現(xiàn)象，首先由____________發(fā)現(xiàn)．天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，說明________具有復雜的結構．質(zhì)子質(zhì)子數(shù)自發(fā)貝克勒爾原子核3．三種射線的比較名稱構成符號電荷量質(zhì)量電離能力穿透能力α射線____核＋2e4u最____最____β射線______－e較強較強γ射線光子γ00最____最____氦強弱電子弱強4.原子核的衰變(1)衰變：原子核自發(fā)地放出α粒子或β粒子，變成另一種________的變化稱為原子核的衰變．(2)α衰變、β衰變(3)γ射線：γ射線經(jīng)常是伴隨著α衰變或β衰變同時產(chǎn)生的．原子核電荷數(shù)5．半衰期(1)公式：N余＝N原()，m余＝m原().(2)影響因素：放射性元素衰變的快慢是由________________決定的，跟原子所處的外部條件(如溫度、壓強)和化學狀態(tài)(如單質(zhì)、化合物)________(選填“有關”或“無關”).6．放射性同位素的應用與防護(1)放射性同位素：有________放射性同位素和________放射性同位素兩類，放射性同位素的化學性質(zhì)相同．(2)應用：工業(yè)測厚、放射治療、作為________等．(3)防護：防止放射性物質(zhì)對環(huán)境的污染和對人體組織的傷害．核內(nèi)部自身的因素無關天然人工示蹤原子答案：A答案：C答案：D考點四考點四核反應及核能的計算1．核反應的四種類型3．核力和核能(1)核力：原子核內(nèi)部，________間所特有的相互作用力．(2)結合能：原子核是核子憑借核力結合在一起構成的，要把它們________需要的能量，叫作原子的結合能，也叫核能．(3)比結合能：原子核的結合能與________之比，叫作比結合能，也叫平均結合能．__________越大，原子核中核子結合得越牢固，原子核越穩(wěn)定．(4)核子在結合成原子核時出現(xiàn)質(zhì)量虧損Δm，其對應的能量ΔE＝________．原子核分解成核子時要吸收一定的能量，相應的質(zhì)量增加Δm，吸收的能量為ΔE＝________．核子分開核子數(shù)比結合能Δmc2Δmc2答案：A答案：A答案：D思維提升核能的計算方法(1)根據(jù)Δ