物理好图：李学生, longwenedu.com 散射实验：用各种粒子或射线(如X射线、阴极射线、a射线)轰击很薄的物质层，通过

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2010年4月12日 ... ①散射实验：用各种粒子或射线(如X射线、阴极射线、a射线)轰击很薄的物质层，通过观察这些粒子穿过物质层后的偏转情况，获得原子结构的信息。 ...
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第十八章 原子结构

Ⅰ 学习目标

学习内容
知识与技能
过程与方法
情感态度

与价值观

电子

的发现
1．了解阴极射线及电子发现的过程。

2．知道汤姆孙研究阴极射线发现电子的实验及理论推导
初步了解电子的发现过程
1．通过对原子结构认识的不断深入，使学生领悟和感受科学方法的正确使用对科学发展的重要意义。

2．使学生认识到研究和探索物质世界的过程是由外到内，由现象到本质的过程

原子的

核式

结构模型
1．了解原子结构模型建立的历史过程及各种模型建立的依据。

2．知道a 粒子散射实验的实验方法和实验现象，及原子核式结构模型的主要内容
1．通过对a 粒子散射实验结果的讨论与交流，培养学生在对实验现象的分析中，归纳得出结论的逻辑推理能力。

2．通过核式结构模型的建立，体会建立模型研究物理问题的方法，了解物理模型的演化及其在物理学发展过程中的作用

氢原子

光谱
1．了解光谱的定义和分类。

2．了解氢原子光谱的实验规律，知道巴耳末系。

3．了解经典原子理论的困难
通过本节的学习，了解氢原子光谱的研究过程，感受科学发展与进步的坎坷

波尔

的原子

模型
1．了解玻尔原子理论的主要内容。

2．了解能级、能量量子化以及基态、激发态的概念


通过玻尔理论的学习，进一步了解氢光谱的产生


Ⅱ 学习指导

一、本章知识结构



二、本章重点、难点分析

1．对电子的认识

(1)阴极射线

1858年，德国物理学家普吕克尔在研究辉光放电时发现阴极射线。

①阴极射线带负电，是从阴极发出的高速电子流。

②阴极射线的来源：若真空度高，阴极射线的粒子主要来自阴极；若真空度不高，粒子可能来自管中气体。

③阴极射线不是X射线。

(2)电子的发现

英国物理学家J．J．汤姆孙1897年发现电子。

①电性的判断

如图所示，在阴极射线所经区域加上电场或磁场，根据打在荧光屏上的亮点的变化，以及电场和磁场的方向，确定带电的性质。



②比荷的测定

把电子引进电场或磁场对电子在场中的运动进行研究，用能测量的物理量把未知的电子的比荷表达出来。

例1 一种测定电子比荷的实验装置如下页如图所示，金属板的边长为l，两极板间距为d。先加如图所示匀强电场，使阴极射线从如图位置射入，测出当阴极射线达到最大偏向时的电场强度E的大小；保持E不变，再加以垂直电场向外的匀强磁场，当阴极射线可以水平射出时磁感应强度为B，求电子的比荷。



说明：当加电场时电子发生偏转，



可得：……………①

当同时加电场和磁场时，电子水平射出，Eq＝qnB

可得：………………②

①②两式联立得：

③电子质量：9.1×10－31kg

电子电量：1.6×10－16C

2．汤姆孙的“枣糕”模型

原子是一个球体，正电荷均匀分布在整个球内，电子象枣糕里的枣子一样镶嵌在原子里。

3．卢瑟福的核式结构

(1)a粒子散射实验

①散射实验：用各种粒子或射线(如X射线、阴极射线、a射线)轰击很薄的物质层，通过观察这些粒子穿过物质层后的偏转情况，获得原子结构的信息。

②a粒子：氦核，q＝2e，mHe＝4mH＝7300me

③实验结果

绝大多数a粒子没有偏转，仍按原方向前进，少数a粒子发生较大的偏转。极少数a粒子偏转角度超过90°，有的几乎达到180°。

④实验结果的分析

绝大部分a粒子不偏转，说明原子内部绝大部分是空的。

有少数a粒子发生大角度偏转，这一定不是电子作用的结果，而是原子中正电荷斥力作用的结果。

大角度偏转的a粒子数很少，说明原子中质量大的一部分体积小，只有少数a粒子接近这部分时才发生大角度偏转，表明作用力很大，电量集中，质量集中。

(2)原子的核式结构模型

在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核，卢瑟福设想：原子中带正电部分的体积很小，但几乎占全部质量，电子在正电体的外面运动。

原子的半径大约是10－10m，原子核的大小约为10－15m～10－14m。

例2 卢瑟福a粒子散射实验的结果

A．证明了质子的存在

B．证明了原子核是由质子和中子组成的

C．说明原子的全部正电荷和几乎全部的质量都集中在一个很小的核上

D．说明原子中的电子只能是在某些不连续的轨道上运动

说明：卢瑟福由a粒子散射实验得出了原子核式结构模型，他肯定了原子核的存在，描述了原子核的电荷量、质量、大小等。但没有说明原子核内部的情况。因此C选项正确。

例3 在卢瑟福的a粒子散射实验中，如果有一个a粒子跟金箔中的电子相撞，则

A．a粒子的动能和动量几乎没有损失

B．a粒子将损失部分动能和动量

C．a粒子不会发生显著的偏转

D．a粒子将发生较大角度的偏转

说明：由于电子的质量比a粒子小很多，对a粒子的运动影响不大，故选AC。

4．光谱


发射光谱(物质发光直接获得的光谱)
吸收光谱

(暗线光谱)

连续光谱
明线光谱

产生

条件
炙热的固体、液体、高压气体发出的光得到的光谱
稀薄气体放电发出的光得到的光谱
炽热白光通过温度较白光低的气体后产生的光谱

现象
从红光到紫光各种色光的光谱
黑暗背景上的一条条亮线
在连续光谱的背景上出现了一些暗线

应用

光谱分析
光谱分析


每种原子都有自己的特定原子光谱，不同的原子，其原子光谱均不相同，因而明线光谱和暗线光谱都可以作为鉴别原子的特征谱线。

巴尔末发现氢原子光谱在可见区的4条谱线可以用一个公式表示：

………………巴尔末系

5．玻尔模型(引入量子理论，量子化就是不连续性，整数n叫量子数)

(1)玻尔的三条假设(量子化)

①轨道量子化

②能量量子化

③原子在两个能级间跃迁时辐射或吸收光子的能量hn＝Em－En

(2)从高能级向低能级跃迁时放出光子；从低能级向高能级跃迁时可能是吸收光子，也可能是由于碰撞(用加热的方法，使分子热运动加剧，分子间的相互碰撞可以传递能量)。原子从低能级向高能级跃迁时只能吸收一定频率的光子；而从某一能级到被电离可以吸收能量大于或等于电离能的任何频率的光子(如在基态，可以吸收E≥13.6eV的任何光子，所吸收的能量除用于电离外，都转化为电离出去的电子的动能)。

(3)玻尔理论的局限性。由于引进了量子理论(轨道量子化和能量量子化)，玻尔理论成功地解释了氢光谱的规律。但由于它保留了过多的经典物理理论(牛顿第二定律、向心力、库仑力等)，所以在解释其他原子的光谱上都遇到了很大的困难。

例4 氢原子的核外电子由一个轨道跃迁到另一个轨道时，可能发生的情况有( )



A．放出光子，电子动能减少，原子势能增加

B．放出光子，电子动能增加，原子势能减少

C．吸收光子，电子动能减少，原子势能增加

D．吸收光子，电子动能增加，原子势能减少

说明：根据玻尔理论，设原子的核外电子从高能级跃迁到低能级，它要辐射出光子，由库仑力作为向心力，



n变小，动能增加．由总能量守恒，电势能减小，故选B，反之选C。

例5 氦原子被电离出一个核外电子，形成类氢结构的氦离子。已知基态的氦离子能量为E1＝－54.4eV，氦离子能级的示意图如图所示。在具有下列能量的光子中，不能被基态氦离子吸收而发生跃迁的是( )



A．40.8eV B．43.2eV

C．51.0eV D．54.4eV

解析：根据玻尔模型，电子跃迁是不同能级间发生的。

hn＝E终－E初

43.2eV＝E终－(－54.4eV)

E终＝－11.2eV

不在确定的能级上，故不发生电子跃迁，答案B是正确的。

三、探究与拓展

想一想

1．实验用的a散射源会对人体产生危害吗？

答：不会，本实验所用a散射源的能量小，约为5MeV，在空气中的射程很短约几厘米，并且不能穿透人体的表皮。但作为常识性知识，做完实验后，应用肥皂水将手洗净。

2．实验为什么要抽真空？

答：本实验所用a散射源的强度(活度)比较低，相对来说，空气对a粒子的阻力就比较大，为了使实验顺利进行，必须对真空室抽真空。

3．为什么a粒子散射实验用金箔？其他金属能行吗？

卢瑟福对于汤姆孙提出的原子模型加以证实，他用a射线轰击其他物质。因为卢瑟福通过实验发现了a射线并已经知道a射线的穿透力很弱，为了使实验中的现象明显，所以他在做著名的a粒子散射实验之前先是用a射线打击云母片，因为云母片可以做得很薄，足以让a射线穿过。但他通过实验发现a粒子的偏转很小，经测定偏角在2°以下。他让助手盖革也在做这方面的实验，盖革发现射线的散射角与靶材料的原子量成正比，也就是被打物体的原子量越大，出现大角度散射现象越明显，因为我们知道原子量越大的材料原子核所带正电荷量越大，那么a射线在穿行时所受到的库仑力就大。另外原子量大的元素原子核的质量也大，当a粒子打到比自己质量大的多的原子核时会出现反弹现象。所以他们要选择重金属靶进行散射实验。原子量大的金属比较多，那么选择哪一种呢？

因为a射线的穿透能力不强，一张普通的纸就可以挡住，所以这个重金属靶必须要让a射线穿过，首先重金属靶必须要薄，但哪种重金属可以压得比纸还薄而不破呢？也就是这种金属的延展性要非常的好，那么就只有金这种重金属是符合条件的。我们知道金有很好的延展性，当时卢瑟福把金压成金箔，金箔薄得可以透过光，可至1微米，这个厚度大约有3000层金原子的厚度。当做a粒子散射实验时，a粒子穿过有3000层金原子的厚度的金箔，绝大多数的粒子仍是保持原来的方向前进，说明原子中是很空旷的。

读一读

1．激光及其应用

1917年，爱因斯坦考虑，若一个处于激发态的原子受到一个光子的撞击，且这光子具有和使它处于激发态的光子的能量相同。他证明了这时原子将发射出相同的能量并跃迁至较低态。产生(或激发)这种发射的光子本身不受影响，这一过程被称为受激发射。这时离开原子的两个光子，不仅具有相同的波长，而且是同步的。

这两个光子中的任何一个可以再撞击其他的激发态原子，并产生与其同步的另外的光子。若这一过程持续下去，则可雪崩般地产生大量的光子，它们都具有相同的波长，且同时具有最大值和最小值。

为使这一过程发生，就必须符合一定的条件。首先，要有处于激发态的其他原子。再者，要有能收集到这种能用于撞击激发态原子的光子。1959年，一种能同时满足这两个条件的装置问世了，称之为激光器(laser)。英语中激光一词为首字母缩略词，全称为“通过受激辐射产生光放大”。一个原子在激光器中受激发射时，称为光激射。

激光器中的原子可以采用不同的方式被抽送或泵浦到激发态。波长短于激光的强闪光就能泵浦原子。强闪光产生的能量较大的光子与光激射原子发生碰撞并激发它时，一个原子跃迁到较低的能态上，引发了光子雪崩般地产生。于是，产生了短暂的或脉冲式激光的发射。还有一种方法，那就是利用诸如氖灯中连续放电的方法将原子变成激发态。这个过程产生的激光是连续的，而不再是脉冲式的了，氦—氖激光器发出的就是连续激光。放电激发了氦原子，它们与氖原子碰撞，将它们泵浦至激发态，使之产生激光。

原子发射的光子可由含有这种原子的两端平行放置镜面的玻璃管收集。其中一个镜面的反射率为100％，即能将所有射到它上面的光反射回去，而另一个镜面是部分反射，它让大约只有1％的一部分透射过去。当光子射到一个处于激发态的原子上时，就激发这原子使它跃迁到较低的能态。于是，两个光子离开了原子。这些光子又撞击其他的原子并产生更多的光子，从而引发了光子雪崩式的激增。射向管子一端的光子被镜面反射回气体。反射光子每次经过两镜面之间，都会增加光子数使光的强度增大。从管的部分反射镜面上射出的光子就形成激光束。

尽管激光器的效率很低，但激光所特有的性质使其得到了广泛的应用。激光束很细且具有极强的方向性，经极远的距离也不会发散开，因此在勘测中得到了广泛的应用。激光束还被用来检查隧道或管线的曲直程度。当宇航员登月时，就在月球表面留下一面镜子，用它反射科学家从地球上发射过去的激光。用这种方法精确地测出了月球和地球间的距离。由于激光是非常好的平行光，用它来测量距离可以达到很高的精度。对准目标发出一个极短时间的激光脉冲，测出激光从发射到反射回发射点经过的时间t，就可以按公式l＝ct/2求出从激光发射点到被测目标的距离l，式中的c是光速。实际上按着这种原理设计制造的激光测距仪就是一种激光雷达。多用途的激光雷达不仅可以测量距离，而且能够测定被测目标的方位、运动速度、运动轨迹，甚至能描绘出目标的形状，进行识别和自动跟踪。所以激光雷达可以用在导航、气象、天文、大地测量、军事和人造卫星、宇宙飞船等方面。

激光还被用于光纤光学中。光纤利用全反射来传输光，在数十米的距离上只有很小的损耗。激光快速地开、关，就将信息通过光纤传输了出去。在很多城市中，光纤已经取代铜导线来传输电话信号、计算机数据甚至电视图像。

激光器发出的单一波长的光，使激光器对光谱学很有价值。激光被用于激发其他的原子，然后原子又返回基态，发射出特征光谱。原子数非常小的样品可用这种方法分析。事实上，单个原子已经用激光激发的方法探测到了，并用激光束将其“囚禁”。

激光因具有能量集中的特点，因而在很多方面得到了应用。如果把强大的激光束会聚起来照射到物体上，可以使物体的被照部分在不到千分之一秒的时间内产生几千万度的高温，最难熔化的物质，在这一瞬间也要汽化了。因此，我们可以利用激光束来切割各种物质、焊接金属以及在硬质熔材料上打孔。在医学上，激光被用于修复视网膜；在外科手术中代替手术刀，即用“光刀”来切开皮肤、切除肿瘤或做其他外科手术，可减少患者的失血量。在将来，激光还可能被用来产生核聚变，并由此创造取之不尽用之不竭的能源。

激光相干的本性使制备全息图像成为可能。全息图构成真实的三维图像，它的应用范围较广，如在工业上可用于研究敏感设备或部件的振动情况等。利用激光干涉现象，可准确地测定物体的长度。激光测量几米的长度，测量精确度可达到0.1 mm内。

在化学反应中，用一定频率的红外激光照射反应物，可以破坏反应物分子中的某些化学键，引发某些特定的反应，抑制不希望发生的反应，制得用普通方法难以合成的化合物。在农业上，用一定波长、一定剂量的激光按一定方式辐照农作物种子或生物体，可能改变其遗传性，培育新的优良品种。

(摘自《物理：原理与问题》第三册，[关]保罗·齐策维茨著，上海科学技术出版社，2005年4月第1版，第160～164页，有改动)

2．荧光简介

荧光是一些特别的物质暴露在辐射下时发生的现象。作为受辐射激发的结果，荧光物质重新发射辐射，产生能在黑暗中看到的亮光，可在不同的夜光印画和标签上看到，T恤、鞋等服装、夜光表盘、儿童读物、谜语、玩具等都可看到荧光物质的踪影。

除了上述例子外，荧光物质还有许多实际的应用。例如，在医疗上．水母中的荧光蛋白被用于标记随之改变或突变组成蛋白质的氨基酸；将荧光物质用于染色体，使生理学家能确认产生的疾病，如DNA反常的唐氏综合征和白血病等。荧光物质的另一个在医学上的应用包括使用发光物去计算蛋白质等其他化学物质，以提供一些类型癌症的早期预警信号。

在艺术界，荧光物质也是重要的。珠宝商和宝石学家利用荧光技术来研究已知最大钻石之一的重达45.5克拉(9.1g)的霍普钻石，确定这种钻石形成的条件可能导致其他这类钻石的发现。钻石是自然界中已知最坚硬的物质，被广泛用于牙科研磨机、珠宝业和工业上的机器钻头和磨料中。

荧光物质有时能侦查和防止犯罪。例如，法学实验室利用荧光粉来提取指纹。在黑暗中发光的印画可用于吓阻盗车贼，他们通常在半夜和早晨6:00之间作案。车主用这种物质写上他通常不在这段时间内开车，故若贴有这种画的汽车出现在路上，就会引起警察的警觉，意识到这可能是一宗窃车案。

(摘自《物理：原理与问题》第三册，[美]保罗·齐策维茨著，上海科学技术出版社，2005年4月第1版，第164页)

Ⅲ 学习评价

第一节 电子的发现

1．______发现了电子，电子的发现是19世纪末20世纪初物理学的三大发现之一。______通过“油滴实验”测出了电子的电量。

2．阴极射线是从阴极射线管的阴极发出的高速运动的粒子流，这些微观粒子是______。若在如图所示的阴极射线管中部加上垂直于纸面向里的磁场时，阴极射线将______(填“向上”、“向下”、“向里”或“向外”)偏转。



3．一只阴极射线管如图所示，左侧不断有电子射出，若在管的正下方，放一通电直导线AB时，发现射线径迹向下偏，则( )



A．导线中的电流由A流向B

B．导线中的电流由B流向A

C．若要使电子束的径迹往上偏，可以通过改变AB中的电流方向来实现

D．电子束的径迹与AB中的电流方向无关

4．如图所示，让一束均匀的阴极射线垂直进入正交的电磁场中，选择合适的磁感应强度B和电场强度E，带电粒子将不发生偏转，然后撤去电场，粒子将做匀速圆周运动，测得其半径为R，求阴极射线中带电粒子的比荷。



5．有一电子(电荷量为e)经电压为U0的电场由静止加速后，进入两块间距为d，电压为U的平行金属板间，若电子从两板正中间垂直电场方向射入，且正好能穿过电场，求：



(1)金属板AB的长度；

(2)电子穿出电场时的动能。



第二节 原子的核式结构模型

1．实验确定原子半径的数量级为______m，原子核半径的数量级为______m。

2．原子的核式结构学说是卢瑟福根据以下哪个实验或现象提出来的( )

A．光电效应现象

B．氢原子光谱实验

C．a 粒子散射实验

D．汤姆孙研究阴极射线时发现电子

3．在a 粒子的散射实验中，如图所示画出了一些曲线，这些曲线哪些可能是a 粒子的径迹( )



A．a B．b

C．c D．d

4．在a粒子穿过金箔发生大角度散射的过程中，下列说法中，正确的是( )

A．a粒子一直受到金原子核的斥力作用

B．a粒子的动能不断减小

C．a粒子的电势能不断增加

D．a粒子发生散射，是与电子碰撞的结果

5．关于a粒子散射实验，下列说法正确的是( )

A．a粒子穿过原子时，由于a粒子的质量比电子大得多，电子不可能使a粒子的运动方向发生明显的改变

B．使a粒子发生大角度偏转的原因，是在原子中极小的区域内集中着对a粒子产生库仑力的正电荷

C．使a粒子发生大角度偏转的数目很少的原因，是原子核很小，a粒子接近原子核的机会很小

D．使a粒子发生大角度偏转的原因是原子内部两侧的正电荷对a粒子的斥力不相等

6．在a粒子散射实验中，当a粒子接近金原子核时，a粒子符合下列哪种情况( )

A．动能最小

B．势能最小

C．a粒子与金原子组成的系统的能量最小

D．a粒子所受原子核的斥力增大

7．a粒子质量为6.68×10－27kg，以速度v＝2.0×107m/s轰击金箔后，速度方向偏转了180°。试求a粒子与金原子核最接近时，所具有的电势能(以a粒子远离金原子核时的
电势能为零)。








第三节 氢原子光谱

第四节 玻尔的原子模型

1．关于光谱，下列说法正确的是( )

A．进行光谱分析可以用连续光谱，也可以用吸收光谱

B．炽热的固体、液体和高压气体发出的光谱是连续光谱

C．日光灯产生的光谱是连续光谱

D．气体发出的光只能产生线状光谱

2．对玻尔理论的下列说法中，正确的是( )

A．继承了卢瑟福的原子模型，但对原子能量和电子轨道引入了量子化假设

B．对经典电磁理论中关于“做加速运动的电荷要辐射电磁波”的观点表示赞同

C．用能量转化与守恒建立了原子发光频率与原子能量变化之间的定量关系

D．玻尔理论保留了经典粒子的观念

3．下面关于玻尔理论的解释中，不正确的说法是( )

A．原子只能处于一系列不连续的状态中，每个状态都对应一定的能量

B．原子中，虽然核外电子不断做加速运动，但只要能量状态不改变，就不会向外辐射能量

C．原子从一种定态跃迁到另一种定态时，一定要辐射一定频率的光子

D．原子的每一个能量状态都对应一个电子轨道，并且这些轨道是不连续的

4．按照玻尔理论，一个氢原子中的电子从一半径为ra的圆轨道自发地直接跃迁到一半径为rb的圆轨道上，已知ra＞rb，则在此过程中( )

A．原子要发出一系列频率的光子

B．原子要吸收一系列频率的光子

C．原子要发出某一频率的光子

D．原子要吸收某一频率的光子

5．氢原子的核外电子，在由离核较远的可能轨道跃迁到离核较近的可能轨道的过程中( )

A．辐射光子，获得能量 B．吸收光子，获得能量

C．吸收光子，放出能量 D．辐射光子，放出能量

6．一群处于n＝4的激发态的氢原子向低能级跃迁时，可能发射的光线为( )

A．3条 B．4条 C．5条 D．6条

7．处于基态的氢原子在某单色光束照射下，只能发出频率为n1、n2、n3的三种光，且n1＜n2＜n3，则该照射光的光子能量为( )

A．hn1 B．hn2 C．hn3 D．h(n1＋n2＋n3)

8．如下图所示，1、2、3、4为波尔理论中氢原子最低的四个能级，当处于n＝4能量状态的氢原子向较低能下级跃迁时，发出的光子的能量有( )



①13.6 eV ②12.09 eV ③10.2 eV ④3.4 eV

A．①② B．②③ C．③④ D．①④

9．氢原子的电子从n＝4、能量为E4的轨道跃迁到为n＝2、能量为E2的轨道，辐射出波长为l的光。以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，则E4与E2的关系是( )

A． B．

C． D．

10．氢原子中电子离核最近的轨道半径r1＝0.53×10－10m，试计算电子在该轨道上运动时的等效电流。(已知：静电力常量k＝9×109N·m2/C2，电子电荷量e＝1.6×10－19C，电子质量m＝9.1×10－31kg)


全章练习

一、选择题

1．在卢瑟福的a粒子散射实验中，有少数a粒子发生了大角度偏转，其原因是( )

A．原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上

B．正电荷在原子中是均匀分布的

C．原子中存在带负电的电子

D．原子只能处在一系列不连续的能量状态中

2．下图为卢瑟福和他的同事们做a粒子散射实验装置的示意图，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，关于观察到的现象，下述说法中正确的是( )



A．相同时间内放在A位置时观察到屏上的闪光次数最多

B．相同时间内放在B位置时观察到屏上的闪光次数比放在A位置时少得多

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

3．氢原子能级如图所示，一群原处于n＝4能级的氢原子回到n＝1的状态过程中( )



A．放出三种频率不同的光子

B．放出六种频率不同的光子

C．放出的光子的最大能量为其12.75eV，最小能量是0.66eV

D．放出的光能够使逸出功为13.0eV的金属发生光电效应

4．下列叙述中，符合历史史实的是( )

A．卢瑟福的a粒子散射实验揭示了原子核有复杂结构

B．玻尔理论成功地解释了各种原子的发光现象

C．爱因斯坦成功地解释了光电效应现象

D．赫兹从理论上预言了电磁波的存在

5．关于光谱，下列说法正确的是( )

A．炽热的铁水发射连续光谱

B．太阳光谱中的暗线说明太阳缺少这些暗线对应的元素

C．利用月亮光的光谱可以分析月球的组成成分

D．发射光谱一定是连续光谱

6．氢原子从能量为E1的较高激发态跃迁到能量为E2的较低激发态，设真空中的光速为c，则( )

A．吸收光子的波长为

B．辐射光子的波长为

C．吸收光子的波长为

D．辐射光子的波长为

7．氢原子能级如图所示，用能量为12.3eV的光子去照射一群处于基态的氢原子，受光子照射后，下列关于氢原子跃迁的说法中，正确的是( )



A．原子能跃迁到n＝2的轨道上去

B．原子能跃迁到n＝3的轨道上去

C．原子能跃迁到n＝4的轨道上去

D．原子不能跃迁到其他轨道上去

8．原子从一个能级跃迁到一个较低的能级时，有可能不发射光子。例如在某种条件下，铬原子的n＝2能级上的电子跃迁到n＝1能级上时并不发射光子，而是将相应的能量转交给n＝4能级上的电子，使之能脱离原子，这一现象叫做俄歇效应，以这种方式脱离了原子的电子叫做俄歇电子，已知铬原子的能级公式可简化表示为En＝－A/n2，式中n＝1，2，3，…表示不同能级，A是正的已知常数，上述俄歇电子的动能是( )

A．3A/16 B．7A/16 C．11A/16 D．13A/16

9．a光经过某干涉仪形成的光的干涉图样如图甲所示，若只将a光换成b光照射同一干涉仪，形成的光的干涉图样如图乙所示。则下列叙述正确的是( )



A．a光光子的能量较大

B．在水中a光传播的速度较大

C．若用a光照射某金属时不能发生光电效应，则用b光照射该金属时也不能发生光电效应

D．若a光是氢原子从n＝3的能级向n＝2的能级跃迁时产生的，则b光可能是氢原子从n＝4的能级向n＝2的能级跃迁时产生的

10．氢原子的电子从n＝4的轨道分别跃迁到n＝1的轨道和n＝2的轨道，辐射出波长为l1、l2的光，从n＝2的轨道跃迁到n＝1的轨道，辐射出波长为l3的光。l1、l2、l3之间的关系是( )

A．l3＝l2＋l1 B．l1＝l2＋l3

C． D．

二、填空题

11．1897年，汤姆孙发现了______，证明原子不是不可再分的，a粒子散射实验反映了______结构的特征。

12．一群处于量子数n＝4的激发态氢原子向低能级跃迁时，可能发出的光谱线种类最多有______，其中最小的频率等于______Hz。

13．已知氢原子基态能量为－13.6eV，第二能级E2＝－3.4eV，如果氢原子吸收______eV能量，可由基态跃迁到第二能级。如果再吸收1.89eV能量，还可由第二能级跃迁到第三能级，则氢原子的第三能级E3＝______eV。

三、计算题

14．氢原子的核外电子质量为m，电荷量为e，在离核最近的轨道上运动，轨道半径为r1，静电力常量为k，求：

(1)电子的运动动能；

(2)电子绕核的运动频率。







15．(1)氢原子从－0.85eV的能级跃迁到－3.4eV的能级时，是发射还是吸收光子？

(2)这种光子的波长是多少(计算结果取一位有效数字)？

(3)图中光电管用金属材料铯制成，电路中定值电阻R0＝0.75W，电源电动势E＝1.5V，内阻r＝0.25W，图中电路在D点交叉，但不相连。R为变阻器，O是变阻器的中间抽头，位于变阻器的正中央，P为滑动端。从变阻器的两端点ab可测得其总阻值为14W。当用上述氢原子两能级间跃迁而发射出来的光照射图中的光电管，欲使电流计G中电流为零，变阻器aP间阻值应为多大？已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，金属铯的逸出功为1.9eV。




参考答案

第十八章 原子结构

第一节 电子的发现

1．汤姆孙 密立根 2．电子 向下 3．BC 4．

5．(1) (2)

第二节 原子的核式结构模型

1．10－10 1015～10－14 2．C 3．BD 4．A 5．ABC

6．AD 7．1.34×1012J

第三节 氢原子光谱

第四节 玻尔的原子模型

1．B 2．ACD 3．C 4．C 5．D 6．D 7．C 8．B

9．C 10．1.0×10－3A

全章练习

1．A 2．ABD 3．BC 4．C 5．A 6．D

7．D 8．C 9．BD 10．C

11．电子 原子 12．6种 1.6×1014 13．10.2 －1.51

14．(1) (2)

15．(1)发射光子 (2)l＝5×10－7m (3)RaP＝0.5W

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