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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．2．α粒子散射实验和原子核式结构模型(1)α粒子散射实验：1909年，由卢瑟福及助手盖革、马斯顿完成．①装置示意图：如图14－3－1图14－3－1②现象：a．绝大多数粒子穿过金箔后，仍沿原来方向运动，不发生偏转．b．有少数粒子发生较大角度的偏转．c．有极少数粒子的偏转角超过了90°，有的几乎达到180°，即被反向弹回．(2)原子的核式结构模型：1911年，卢瑟福通过对α粒子散射实验的分析计算提出原子核式结构模型：在原子中心存在一个很小的核，称为原子核，原子核集中了原子所有正电荷和几乎全部的质量，带负电荷的电子在核外空间绕核旋转．原子核半径数量级为10－15m，原子轨道半径数量级为10－10m.3．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E2)跃迁到另一定态(设能量为E1)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＝E2－E1.③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行时原子的能量．氢原子中电子在第n条可能轨道上运动时，氢原子的能量En和电子轨道半径rn分别为：En＝，rn＝n2r1，n＝1、2、3……其中E1、r1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：E1＝－13.6eV，r1＝0.53×10－10m(以电子距原子核无穷远时电势能为零计算)．12En②氢原子的能级图(如图14－3－2)：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.图14－3－21.卢瑟福的原子核式结构问题：卢瑟福为什么要用α粒子散射实验研究原子的结构？解答：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．例1：英国物理学家卢瑟福用α粒子轰击金箔，发现了α粒子的散射现象．下图中，O表示金原子核的位置，则能正确表示该实验中经过金原子核附近的α粒子的运动轨迹的图是()解析：α粒子散射的原因是原子核对其有库仑斥力的作用，离核越近，斥力越大，偏转越明显．当正好击中原子核时由于α粒子质量较小而反弹．所以BCD选项正确．答案：BCD警示：对α粒子散射实验的理解易错点主要表现为对关键词理解不够；对α粒子偏转的原因理解不透导致错误．图14－3－32.氢原子的能级图及应用(1)氢原子能级图(2)氢原子能级图的应用①能级图中横线表示氢原子可能的能量状态——定态．氢原子可以有无穷多个定态．②横线左端的数字“1,2,3，…”表示轨道量子数．③横线右端的数字“－13.6，－3.4，…”表示氢原子各定态的能量值(能级)．量子数n＝1的定态能量值最小，这个状态叫做基态．量子数越大，能量值越大，这些状态叫激发态．④相邻横线间的距离不相等，表示相邻的能级差不等，量子数越大，相邻的能级差越小．例2：氢原子能级如图14－3－3所示，用光子能量为E1光照射到一群处于基态的氢原子，可以看到三条光谱线，用光子能量为E2的光照射到该群处于基态的氢原子，就可以看到六条光谱线，对于E1、E2的比较，下列说法正确的是()A．E2＝2E1B．E22E1C．E1E22E1D．E2E112eV12(1)2331.51eV(13.6eV)12.09CDCDeV640.85eV(13.6eV)12.75eVnnNNnENnE大量氢原子从高能级向低能级跃迁，发光的谱线数，当＝时，＝，＝－－－＝，当解析：正确．＝时，＝，＝－－－＝，答案：点评：本题考查的知识点有光子能量、玻尔理论、氢原子能级跃迁等知识点；氢原子从基态吸收光子向高能级进行一次性跃迁，然后向低能级跃迁就存在多种形式，比如可以从n＝3直接跃迁到n＝1，也可以先跃迁到n＝2，然后再跃迁到n＝1，因此大量处于n＝3的氢原子就可以产生三种不同频率的光，即三条光谱线．3.α粒子散射实验中的功能问题问题：α粒子接近原子核时，如何从能量的角度进行分析．解答：α粒子接近原子核时，电场力做负功，α粒子的动能减小，电势能增加，反之，α粒子离开原子核时，电场力做正功，α粒子的动能增加，电势能减小．例3：根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型，图14－3－4中虚线表示原子核所形成的电场的等势线，实线表示一个α粒子的运动轨迹．在α粒子从a运动到b，再运动到c的过程中，下列说法中正确的是()A．动能先增大，后减小B．电势能先减小，后增大C．电场力先做负功，后做正功，总功等于零D．加速度先变小，后变大图14－3－4解析：α粒子从a点运动到b点的过程中电场力做负功，动能减小，电势能增大；从b点运动到c点的过程中电场力做正功，动能增大，电势能减小，故选项A、B错误；a与c在同一等势面上，故a→c的过程中电场力做的总功为零，故选项C正确；越靠近原子核，α粒子受到的电场力越大，加速度越大，故选项D错误．综述C项正确．答案：C点评：α粒子接近原子核的过程是一个加速度减小的变速过程，所以解决相关的问题优先考虑功能规律．1.(多选)如图14－3－5所示为卢瑟福和他的同事们做α粒子散射实验的装置示意图，荧光屏和显微镜分别放在图中的A、B、C、D四个位置时，下述对观察到现象的说法中正确的是()图14－3－5A．放在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多B．放在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数只比A位置时稍少些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：α粒子散射实验的结果是，绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，但是有少数α粒子发生了较大的偏转．因此，荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A、B、C、D四个位置时，在相同时间内观察到屏上的闪光次数分别为绝大多数、少数、极少数，故A、D正确．答案：AD2.(单选)图14－3－6所示为氢原子的四个能级，其中E1为基态，若氢原子A处于激发态E2，氢原子B处于激发态E3，则下列说法正确的是()图14－3－6A．原子A可能辐射出3种频率的光子B．原子B可能辐射出3种频率的光子C．原子A能够吸收原子B发出的光子并跃迁到能级E4D．原子B能够吸收原子A发出的光子并跃迁到能级E答案：B3.(单选)在α粒子散射实验中，使少数α粒子发生大角度偏转的作用力是()A．原子核对α粒子的万有引力B．原子核对α粒子的库仑力C．原子核对α粒子的磁场力D．原子核对α粒子的核力B4.1911年卢瑟福依据α粒子散射实验中α粒子发生了_____(选填“大”或“小”)角度散射现象，提出了原子的核式结构模型．若用动能为1MeV的α粒子轰击金箔，则其速度约为______m/s.(质子和中子的质量均为1.67×10－27kg,1MeV＝1×106eV)6126911MeV110=6.9101.610J=mv2.m/sv卢瑟福在粒子散射实验中发现了大多数粒子没有大的偏转，少数发生了较大的偏转，卢瑟福抓住了这个现象进行分析，提出了原子的核式结构模型；＝解得：解析：