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第四章 第3节
原子的核式结构模型
选择性必修 第三册
问题：α 粒子散射实验现象是什么？
问题：请简述卢瑟福原子的核式结构模型。
绝大多数α粒子运动方向不改变或发生很小的偏转；少数（1/8000）α粒子发生较大角度偏转。极少数偏转角度甚至超过90 ，有的甚至几乎达到180°
在原子的中心有一个体积很小、带正电荷的核，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；带负电的电子在核外空间绕着核旋转做圆周运动。
思考：电子在原子核的周围怎样运动？
新课导入
1、光谱：用棱镜或光栅可以把物质发出的光按波长展开，获得波长和强度分布的记录。
红 橙 黄 绿 青 蓝 紫
早在17世纪，牛顿就发现了日光通过三棱镜后的色散现象
光谱的分类：
发射光谱和吸收光谱。
新课教学
光 谱
发射光谱
定义：由发光体直接产生的光谱
连续光谱
｛
产生条件：炽热的固体、液体和高压气体发光形成的
光谱的形式：连续分布（连在一起的光带），一切波长的光都有
明线光谱
｛
（原子光谱）
产生条件：稀薄气体或金属蒸气发光形成的光谱
光谱形式：一些不连续的明线组成，不同元素的明线光谱不同（又叫特征光谱）
吸收光谱
定义：连续光谱中某些波长的光被物质吸收后产生的光谱
产生条件：炽热的白光通过温度较白光低的气体后，再色散形成的
光谱形式：用分光镜观察时，见到连续光谱背景上出现一些暗线（与特征谱线相对应）——也是原子的特征谱线。
产生
方式
（线状光谱）
1、光谱
新课教学
氢的明线光谱
氢的吸收光谱
连续谱
4.光谱分析：
鉴别物质和确定物质的组成成分，发现新元素
3.特征谱线：
每种原子只能发出具有本身特征的某些频率的光
（含量达到10-13kg就可以检测）
1、光谱
新课教学
2、氢原子光谱的实验规律
氢原子在可见光区有四条谱线。氢原子光谱呈现分立的明线条纹，在可见光区内，由右向左，相邻谱线间的距离越来越小，表现出明显的规律性。
可见光的波长范围： 4.0×10-7m～7.6×10-7m (400nm～760nm)。
氢原子的谱线由不同色亮线组成，每种颜色对应着一种波长。
新课教学
1885年，巴耳末对当时已知的可见光区的4条谱线分析，得到巴耳末公式：
巴耳末公式确定的这一组谱线称为巴耳末系。
2、氢原子光谱的实验规律
新课教学
3、经典理论的困难
核外电子绕核运动
辐射电磁波
电子轨道半径连续变小
原子不稳定
辐射电磁波频率连续变化
事实上：
原子是稳定的
辐射电磁波频率只是
某些确定值
事实上：原子是稳定的；原子光谱是线状谱、分立的。
新课教学
新课教学
3、波尔原子理论的基本假设
普朗克黑体辐射的量子论
爱因斯坦的光量子论
波尔原子结构假说：
轨道量子化
能量量子化
跃迁假说
3、波尔原子理论的基本假设
轨道量子化
②电子在轨道绕核转动是稳定的，不产生电磁辐射
①绕核运动的电子轨道半径只能是某些分立的数值
新课教学
轨道量子化：
氢原子：
3、波尔原子理论的基本假设
能量量子化
新课教学
当电子在不同的轨道上运动时，原子处于不同的状态，于是就具有不同的能量。
①能级：各轨道上量子化的能量
②定态：原子中具有确定能量的稳定状态
基态：能量最低的状态(离核最近)
激发态：其他的能量状态
氢原子：E1=-13.6eV
3、波尔原子理论的基本假设
新课教学
电子轨道图
+
n=1
n=2
n=3
v
-
n=4
v
-
v
-
v
-
n=∞
基态
激发态
E4
1
2
3
4
E1
E3
E2
E∞
n
原子能级图
第1激发态
∞
第n-1激发态
轨道与能级相对应
+
m
n
低能级（En）
高能级（Em）
电子吸收光子克服库仑引力做功，原子能量增加
电子辐射光子，原子能量减少
跃 迁
频率条件:
-
新课教学
3、波尔原子理论的基本假设
新课教学
3、波尔理论对氢光谱的解释
电子从高能级向低能级跃迁（自发跃迁）
——发射光子
总结：能级分立，放出的光子的能量分立，因此原子的发射光谱只有一些分立的亮线。
新课教学
3、波尔理论对氢光谱的解释
电子从低能级向高能级跃迁（受激跃迁）
——吸收光子
总结：处于某个能级的电子吸收能量，挣脱原子核的束缚，成为自由电子的现象，叫做电离。电离后自由电子动能EK = hv - En
吸收光子的能量必须等于能级差
新课教学
3、波尔理论对氢光谱的解释
受激跃迁
吸收能量
（1）吸收光子（光照）
电离后电子剩余动能为：
①原子的电离:原子由某一定态轨道跃迁到最高能级n=∞的过程。
电离条件：
②光子使原子跃迁（n→m）:光子的能量必须等于能级差，才能被吸收。（对于能量小于13.6eV的光子，光子能量必须恰好等于能级差即要么全被吸收，要么不吸收。）
跃迁条件：
要么全被吸收，要么不吸收。
新课教学
电离后电子剩余动能为：
①原子的电离:原子由某一定态轨道跃迁到最高能级n=∞的过程。
电离条件：
②实物粒子使原子跃迁（n→m） :
实物粒子的能量可以全部或部分被吸收，需要多少，吸收多少。多余的能量由实物粒子自己保留。
跃迁条件：
受激跃迁
吸收能量
3、波尔理论对氢光谱的解释
（2）吸收实物粒子能量（碰撞、加热）
巩固练习
【例题】氢原子能级示意如图。现有大量氢原子处于n=3能级上,下列说法正确的是(　 )
A.这些原子跃迁过程中最多可辐射出2种频率的光子
B.从n=3能级跃迁到n=1能级比跃迁到n=2能级辐射的光子频率低
C.从n=3能级跃迁到n=4能级需吸收0.66 eV的能量
D.n=3能级的氢原子电离至少需要吸收13.6 eV的能量
C
巩固练习
【例题】（多选）欲使处于基态的氢原子激发，下列措施可行的是（ ）
用10.2eV的光子照射；
用11eV的光子照射；
用11eV的电子碰撞；
用10.2eV的电子碰撞。
AC
新课教学
4、波尔理论的局限性
玻尔理论第一次将量子观念引入原子领域，成功的解释并预言了氢原子光谱，但是也有它的局限性。
②无法解释谱线的强度
①复杂一点的原子，就无法解释它的光谱现象
原因：保留了静电粒子的观念，仍然把电子的运动看做经典力学描述小的轨道运动。
知识总结
4、波尔理论的局限性
当原子处于不同的状态时，电子在各处出现的概率是不一样的。
如果用疏密不同的点子表示电子在各个位置出现的概率，画出图来就像云雾一样，人们形象地把它叫作电子云。
知识总结
汤姆孙发现电子
汤姆孙的
西瓜模型
α 粒子散射实验
卢瑟福的
核式结构模型
原子不可割
汤姆孙的
西瓜模型
原子稳定性事实
氢光谱实验
卢瑟福的核式结构模型
矛盾
玻尔模型
复杂(氦)原子光谱
量子力学理论
矛盾
矛盾
否 定
建 立
否 定
建 立
否 定
建 立
玻尔模型
否 定
建 立
修正
巩固练习
(1)少量原子发出的是线状谱，大量原子发出的是连续谱。(　　)
(2)连续谱一定是大量不同元素共同发出的光谱。(　　)
(3)氢原子光谱有无数条分立谱线，其中有四条谱线在可见光范围内。(　　)
(4)巴耳末公式能描述整个氢原子光谱。(　　)
(5)电子的轨道半径不是任意的，只有当半径的大小符合一定条件时，这样的轨
道才是可能的。(　　)
(6)氢原子吸收或辐射光子的频率条件是hν＝En－Em(m(7)氢原子各能级的能量指电子绕核运动的动能。(　　)
(8)玻尔理论能解释不同元素的原子光谱。(　　)
√
√
×
×
×
×
√
×
巩固练习
1、根据玻尔的原子理论，原子中电子绕核运动的半径（ ）
A．可以取任意值
B．可以在某一范围内取任意值
C．可以取一系列不连续的任意值
D．是一系列不连续的特定值
D
巩固练习
2、(多选)根据玻尔理论，氢原子中量子数n越大，下列说法中正确的是（ ）
A．电子轨道半径越大
B．核外电子的速率越大
C．氢原子能级的能量越大
D．核外电子的电势能越大
ACD
巩固练习
3、根据玻尔理论，下列关于氢原子的论述正确的是( )
A.当氢原子由能量为En的定态向低能级跃迁时，氢原子要辐射的光子能量为hν＝En
B.电子沿某一轨道绕核运动，若圆周运动的频率为ν，则其发光的频率也是ν
C.一个氢原子中的电子从一个半径为ra的轨道自发地直接跃迁到另一个半径为rb的轨道，已知ra>rb，则此过程原子要辐射某一频率的光子
D.氢原子吸收光子后，将从高能级向低能级跃迁
C

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