选修3-5
第十九章 原子结构和原子核
1．本章内容可分为两部分，即原子结构和原子核。重点内容是：氢原子的能级结构和
公式
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；原子核的衰变和半衰期；核反应方程的
书
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写；结合能和质量亏损。从考试大纲可以看到全部是I级要求。
2．高考对本专
题
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考查特点是命题热点分散，偏重于知识的了解和记忆，多以每部分内容单独命题，多为定性分析，“考课本”，“不回避陈题”是本专题考查的最大特点，题型多以选择题形式出现，几乎在每年高考中占一个小题。
3．本单元内容与现代科技相联系的题目较多，复习时应引起高度重视。
第一课时 氢原子光谱
氢原子的能级结构和公式
【教学要求】
1．了解人们对原子结构的认识过程
2．掌握α粒子散射实验和原子核式结构的
3．理解玻尔模型的三条假设
【知识再现】
一、人们认识原子结构的思维线索
气体放电的研究→阴极射线→发现电子（1897 年，汤姆生）→汤姆生的“枣糕模型”
卢瑟福的核式结构模型
玻尔模型（轨道量子化模型）。
二、卢瑟福的核式结构模型
1．α粒子散射实验
做法：用质量是电子7300倍的a粒子轰击薄金箔。
结果：绝大多数 ，少数 ，极少数 ，有的甚至 。
2．原子的核式结构
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，带负电的电子在核外空间里绕着核旋转．原子核所带的正电荷数等于核外的电子数，所以整个原子是中性的。
3．实验数据估算：原子核大小的数量级为10-15－10-14m，原子大小的数量级为10-10 m
三、玻尔的原子理论——三条假设
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，电子虽做变速运动，但并不向外辐射电磁波，这样的相对稳定的状态称为定态。
2．“跃迁假设”：电子绕核转动处于定态时不辐射电磁波，但电子在两个不同定态间发生跃迁时，却要辐射（吸收）电磁波（光子），其频率由两个定态的能量差值决定hv=E2-E1。
3．“轨道量子化假设”：由于能量状态的不连续，因此电子绕核转动的轨道半径也不能任意取值，必须满足
四、氢原子能级及氢光谱
1．氢原子能级：原子各个定态对应的能量是不连续的，这些能量值叫做能级。
2．氢原子的能级图
3．氢光谱
在氢光谱中，n=2,3,4,5,……向n=1跃迁发光形成赖曼线系；
n=3,4,5,6向n=2跃迁发光形成巴耳末线系；
n=4,5,6,7……向n=3跃迁发光形成帕邢线系；
n=5,6,7,8……向n=4跃迁发光形成布喇开线系，
其中只有巴耳末线系的前4条谱线落在可见光区域内。
知识点
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一原子的核式结构
卢瑟福由α粒子散射实验提出：在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，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运动。我们把这样的原子模型称为“核式结构模型”。
【应用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
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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（ ）
导示: 根据库仑定律知：离核越近的粒子受到的库仑斥力越大，运动轨迹弯曲越厉害。又正对原子核粒子将被弹回。故正确答案选BD。
知识点二氢原子的能级、轨道公式
1．能级公式：氢原子存在一个能量最低也是最稳定的状态，称为基态，其能量用E1表示；其余定态称为激发态，能量用En表示，由玻尔理论可推出氢原子能级公式En=E1/n2即(n=1、2、……)式中n称为能量量子数。E1=-l3.6 eV。
2 ．半径公式rn=n2r1式中r1，为基态半径，又称为玻尔半径，r1= O.53×10-10m
【应用2】（07海南卷）氢原子第n能级的能量为En=E1/n2，其中E1是基态能量，而n=1、2、…。若一氢原子发射能量为
的光子后处于比基态能量高出
的激发态，则氢原子发射光子前后分别处于第几能级？
导示: 设氢原子发射光子前后分别处于第l与第m能级，则依题意有
①
②
由②式解得：m=2 ③
由①③式得：l=4 ④
氢原子发射光子前后分别处于第4与第2能级。
1、原子定态能量En是指核外电子动能及电子与核之间的静电势能之和；2、En是负值，这里是取电子自由态作为能量零点。
类型一氢原子的跃迁与电离问题
当原子从低能级向高能级跃迁时，要吸收一定能量的光子，当一个光子的能量满足hγ=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hγ大于或小于E末-E初时都不能被原子吸收。当原子从高能级向低能级跃迁时，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．当光子能量大于或等于l3.6 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。
【例1】 （2007年高考理综Ⅰ卷）用大量具有一定能量的电子轰击大量处于基态的氢原子，观测到了一定数目的光谱线。调高电子的能量再此进行观测，发现光谱线的数目比原来增加了5条。用△n表示两次观测中最高激发态的量子数n之差，E表示调高后电子的能量。根据氢原子的能级图可以判断，△n和E的可能值为（ ）
A．△n=1，13.22eV
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