原子物理【知識(shí)建構(gòu)】原子物理原子物理原子結(jié)構(gòu)電子的發(fā)覺(jué)，湯姆生“棗糕”模型粒子散射，盧瑟福原子核式結(jié)構(gòu)模型核式結(jié)構(gòu)與經(jīng)典電磁學(xué)理論的沖突玻爾原子理論氫原子的能級(jí)和公式原子核的組成核反應(yīng)自然衰變?nèi)斯まD(zhuǎn)變重核裂變輕核聚變半衰期核能第三節(jié)原子結(jié)構(gòu)考情分析考試大綱考綱解讀1.氫原子光譜Ⅰ2.氫原子的能級(jí)結(jié)構(gòu),能級(jí)公式Ⅰ原子的核式結(jié)構(gòu),玻爾理論,能級(jí)公式,原子躍遷條件這部分內(nèi)容在選做部分出現(xiàn)的幾率將會(huì)提高，既可能單獨(dú)出現(xiàn)，也可能與選修3-5中的其他內(nèi)容聯(lián)合命題.二,考點(diǎn)知識(shí)梳理放射源金箔熒光屏顯微鏡放射源金箔熒光屏顯微鏡ABCD1,湯姆生的“棗糕”模型（1）1897年湯姆生發(fā)覺(jué)了______，使人們相識(shí)到原子有困難結(jié)構(gòu)，揭開(kāi)了探討原子的序幕．14-3-1(2)“棗糕”模型：原子是一個(gè)球體，正電荷勻稱分布在整個(gè)球內(nèi)，電子像棗糕里的棗子一樣鑲嵌在原子里．14-3-12,盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型（1）α粒子散射試驗(yàn)的結(jié)果：α粒子通過(guò)金箔時(shí)，________不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，仍沿原來(lái)的方向前進(jìn)，_______發(fā)生較大的偏轉(zhuǎn)，________偏轉(zhuǎn)角超過(guò)900，有的甚至被_______，偏轉(zhuǎn)角幾乎達(dá)到______．（2）核式結(jié)構(gòu)模型：在原子的中心有一個(gè)______，叫做________，原子的__________和幾乎_________都集中在原子核里，帶負(fù)電的電子在核外空間里_________．原子核所帶的單位正電荷數(shù)_______核外的電子數(shù)，所以整個(gè)原子是呈_______的．電子圍著核旋轉(zhuǎn)所需的向心力就是_________________．（3）從α粒子散射試驗(yàn)的數(shù)據(jù)估算出原子核大小的數(shù)量級(jí)為_(kāi)__________m，原子大小的數(shù)量級(jí)為_(kāi)_________m。（4）a粒子散射的簡(jiǎn)單說(shuō)明。①由于電子質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于粒子的質(zhì)量（電子質(zhì)量約為粒子質(zhì)量的１／7300），即使粒子遇到電子，其運(yùn)動(dòng)方向也不會(huì)發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)，就象一顆飛行的子彈遇到塵埃一樣，所以電子不可能使α粒子發(fā)生大角度散射。而只能是因?yàn)樵又谐娮油獾膸д姷奈镔|(zhì)的作用而引起的；②使粒子發(fā)生大角度散射的只能是原子中帶正電的部分，依據(jù)湯姆生的原子模型，正電荷在原子內(nèi)是均均分布的，粒子穿過(guò)原子時(shí)，它受到兩側(cè)正電荷的斥力有相當(dāng)大一部分相互抵消，因而也不可能使粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，更不可能把粒子反向彈回，這與粒子散射試驗(yàn)的結(jié)果相沖突，從而否定了湯姆生的原子模型。③試驗(yàn)現(xiàn)象中，粒子絕大多數(shù)不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，少數(shù)發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)偏轉(zhuǎn)超過(guò)，個(gè)別甚至被彈回，都說(shuō)明白原子中絕大部分是空的，帶正電的物質(zhì)只能集中在一個(gè)很少的體積內(nèi)（原子核）。其次，原子中除電子外的帶正電的物質(zhì)不應(yīng)是勻稱分布的（否則對(duì)全部的粒子來(lái)說(shuō)散射狀況應(yīng)當(dāng)是一樣的），而“絕大多數(shù)”“少數(shù)”和“極少數(shù)”粒子的行為的差異，充分地說(shuō)明這部分帶正電的物質(zhì)只能高度地集中在在一個(gè)很小的區(qū)域內(nèi)；再次，從這三部分行為不同的粒子數(shù)量的差別的統(tǒng)計(jì)，不難理解盧瑟福為什么能估算出這個(gè)區(qū)域的直徑約為10-14m。（二）,玻爾原子模型原子核式結(jié)構(gòu)與經(jīng)典電磁理論的沖突：原子結(jié)構(gòu)是否穩(wěn)定和原子光譜是否為包含一切頻率的連續(xù)光譜。玻爾的原子理論——三條假設(shè)（1）“定態(tài)假設(shè)”：原子只能處于一系列_______的能量狀態(tài)中，在這些狀態(tài)中，電子雖做變速運(yùn)動(dòng)，但_______向外輻射電磁波，這樣的相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)稱為_(kāi)______。定態(tài)假設(shè)事實(shí)上只是給經(jīng)典的電磁理論限制了適用范圍：原子中電子繞核轉(zhuǎn)動(dòng)處于定態(tài)時(shí)不受該理論的制約。（2）“躍遷假設(shè)”：電子繞核轉(zhuǎn)動(dòng)處于定態(tài)時(shí)_______電磁波，但電子在兩個(gè)不同定態(tài)間發(fā)生躍遷時(shí)，卻要_______（汲取）電磁波（光子），其頻率由兩個(gè)定態(tài)的能量差值確定____________。躍遷假設(shè)對(duì)發(fā)光（吸光）從微觀（原子等級(jí)）上給出了說(shuō)明。氫原子的能級(jí)圖nE/eV氫原子的能級(jí)圖nE/eV∞01-13.62-3.43-1.514-0.853E1E2E3三,氫原子能級(jí)及氫光譜（1）氫原子能級(jí)14-3-2氫原子的能級(jí)：原子_________________叫做原子的能級(jí)。氫原子的能級(jí)公式為_(kāi)__________，對(duì)應(yīng)的軌道半徑關(guān)系式為：_____________，其中n叫量子數(shù)，只能取正整數(shù)。n=1的狀態(tài)稱為基態(tài)，氫原子基態(tài)的能量值。量子數(shù)n越大，動(dòng)能越小，勢(shì)能越大，總能量越大。14-3-2①能級(jí)公式：；該能量包括電子繞核運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和電子與原子核組成的系統(tǒng)的電勢(shì)能。②半徑公式：（2）氫光譜在氫光譜中，n=2，3，4，5，……向n=1躍遷發(fā)光形成賴曼線系；n=3，4，5，6向n=2躍進(jìn)遷發(fā)光形成馬爾末線系；n=4，5，6，7……向n=3躍遷發(fā)光形成帕邢線系；n=5，6，7，8……向n=4躍遷發(fā)光形成布喇開(kāi)線系，其中只有馬爾末線的前4條譜線落在可見(jiàn)光區(qū)域內(nèi)。四,光子的汲取與放射原子從一種__________（能量為），躍遷到另一種________（能量為），它輻射或汲取肯定頻率的光子，光子的能量由這兩種定態(tài)的能級(jí)差確定：即_________。若，則______光子；若，則_____光子。能級(jí)躍遷：使原子發(fā)生躍遷時(shí)，入射的若是光子，光子的能量必需恰好________兩定態(tài)能級(jí)差；若入射的是電子，電子的能量須________或________兩個(gè)定態(tài)的能級(jí)差。電離：不論是光子還是電子使原子電離，只要光子或電子的能量_____兩能級(jí)差就可以使其電離。玻爾理論的局限性：由于引進(jìn)了量子理論（軌道__________和能量_________），玻爾理論勝利地說(shuō)明白氫光譜的規(guī)律。但由于它保留了過(guò)多的經(jīng)典物理理論（牛頓第二定律,向心力,庫(kù)侖力等），所以在說(shuō)明其他原子的光譜上都遇到很大的困難。學(xué)科網(wǎng)五,光譜和光譜分析學(xué)科網(wǎng)⑴炙熱的固體,液體和高壓氣體發(fā)出的光形成連續(xù)光譜。學(xué)科網(wǎng)⑵淡薄氣體發(fā)光形成線狀譜（又叫明線光譜,原子光譜）。學(xué)科網(wǎng)依據(jù)玻爾理論，不同原子的結(jié)構(gòu)不同，能級(jí)不同，可能輻射的光子就有不同的波長(zhǎng)。所以每種原子都有自己特定的線狀譜，因此這些譜線也叫元素的特征譜線。學(xué)科網(wǎng)依據(jù)光譜鑒別物質(zhì)和確定它的化學(xué)組成，這種方法叫做光譜分析。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是特別靈敏而且快速。只要某種元素在物質(zhì)中的含量達(dá)到10-10g，就可以從光譜中發(fā)覺(jué)它的特征譜線。學(xué)科網(wǎng)六,氫原子中的電子云對(duì)于宏觀質(zhì)點(diǎn)，只要知道它在某一時(shí)刻的位置和速度以及受力狀況，就可以應(yīng)用牛頓定律確定該質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的軌道，算出它在以后隨意時(shí)刻的位置和速度。學(xué)科網(wǎng)對(duì)電子等微觀粒子，牛頓定律已不再適用，因此不能用確定的坐標(biāo)描述它們?cè)谠又械奈恢谩２柪碚撝姓f(shuō)的“電子軌道”事實(shí)上也是沒(méi)有意義的。更加徹底的量子理論認(rèn)為，我們只能知道電子在原子核旁邊各點(diǎn)出現(xiàn)的概率的大小。在不同的能量狀態(tài)下，電子在各個(gè)位置出現(xiàn)的概率是不同的。假如用疏密不同的點(diǎn)子表示電子在各個(gè)位置出現(xiàn)的概率，畫(huà)出圖來(lái)，就像一片云霧一樣，可以形象地稱之為電子云。學(xué)科網(wǎng)【點(diǎn)拔1】原子模型的發(fā)覺(jué)比較：試驗(yàn)基礎(chǔ)理論內(nèi)容與模型勝利困難發(fā)覺(jué)電子陰極射線（電子）在電場(chǎng)（或磁場(chǎng)）中偏轉(zhuǎn)，射到陰極玻璃管發(fā)出熒光。原子中正電荷勻稱分布，電子如棗鑲嵌在內(nèi)。可說(shuō)明一些原子受激發(fā)產(chǎn)生原子光譜的事實(shí)。α粒子散射性現(xiàn)象：絕大多數(shù)過(guò)金原子仍向前進(jìn)，少數(shù)發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)甚至反彈。（1）原子中心有核，核外有電子繞核旋轉(zhuǎn)。（2）帶正電原子核幾乎集中原子全部質(zhì)量，帶負(fù)電的電子質(zhì)量很小。（3）核帶正電荷數(shù)與核外帶負(fù)電荷數(shù)相等。（4）電子繞核旋轉(zhuǎn)的向心力即核對(duì)它的為庫(kù)侖引力。圓滿說(shuō)明α散射，可推算各元素原子核帶的正電荷數(shù)，可估計(jì)出原子核的大小<10-14m（原子半徑約10-10m）據(jù)經(jīng)典電磁理論，有加速度的運(yùn)動(dòng)電子應(yīng)不斷幅射電磁波，能量不斷削減，原子發(fā)光應(yīng)產(chǎn)生連續(xù)光譜，最終電子落到核上。但事實(shí)上原子光譜為明線（或汲取光譜），原子也是穩(wěn)定的。氫的原子光譜現(xiàn)象。明線光譜為（1）原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，這些狀態(tài)叫定態(tài)，各定態(tài)的能量值為能級(jí)。電子雖繞核旋轉(zhuǎn)，但不向外輻射能量，原子是穩(wěn)定的。（2）原子從肯定態(tài)躍遷到另肯定態(tài)，它輻射或汲取肯定頻率（或波長(zhǎng)）的光子，光子能量由兩定態(tài)的能量差確定，即。（3）原子的不同能量狀態(tài)跟電子沿不同軌道相對(duì)應(yīng)，原子定態(tài)不連續(xù)，則電子的軌道也不連續(xù)。表明白盧瑟福核式結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)困難。圓滿說(shuō)明氫原子光譜的規(guī)律。說(shuō)明有兩個(gè)以上電子的困難原子光譜遇到困難。困難原子的光譜現(xiàn)象核外電子無(wú)確定軌道，電子在原子內(nèi)各處出現(xiàn)幾率不同。克服了玻爾