还剩44页未读，
继续阅读
所属成套资源：全套粤教版高中物理选择性必修第三册课时教学课件
成套系列资料，整套一键下载
粤教版 (2019)选择性必修 第三册第一节 原子的结构授课课件ppt
展开
这是一份粤教版 (2019)选择性必修 第三册第一节 原子的结构授课课件ppt，共52页。PPT课件主要包含了激发态等内容，欢迎下载使用。
必备知识·自主预习储备
知识点一 原子核式结构的提出1．1897年，英国物理学家J．J．汤姆孙对阴极射线进行研究，发现了____．2．J．J．汤姆孙设想原子的“________”或“葡萄干布丁模型”．
3．α粒子散射实验(1)英国物理学家______利用高速α粒子束垂直射到很薄的金箔上的实验．(2)实验结果：绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，但少数α粒子发生了__________，并且有极少数α粒子的偏转超过了90°，有的甚至达到180°．
4．原子的核式结构(1)1911年，卢瑟福提出了原子的核式结构模型．(2)原子的中心有一个带正电的很小的______，它几乎集中了原子的全部质量，而____则在核外空间绕原子核旋转．(3)原子半径的数量级大约是_________，而原子核半径的数量级为10-15～10-14 m．提醒 α粒子散射实验要在真空中进行，且金箔非常薄，尽量减少α粒子与金原子核发生二次碰撞的可能．
知识点二 氢原子光谱1．原子光谱：某种原子的气体通电后可以____并产生________的光谱，这种光谱被称为原子光谱．2．氢原子光谱是一些分立的亮线．提醒 不同元素的光谱各不相同，因而可根据特征谱线检测某种元素．
知识点三 原子的能级结构1．丹麦物理学家玻尔提出：电子绕原子核运动的轨道半径是____的，电子只能在某些特定的轨道上运动．2．能级：当电子在不同的轨道上运动时，原子处于不同的状态，具有不同的____．这些分立的能量值被称为原子的____．3．跃迁：原子从一个能级变化到另一个能级的过程叫作____．4．从高能级向低能级跃迁辐射出光子的能量为：hν＝________．
5．基态：在正常状态下，氢原子处于最低的能级E1(n＝1)，这个最低能级对应的状态称为____．6．激发态：当电子受到外界激发时，可从外界吸收能量，并从基态跃迁到较高的能级E2，E3，…上，这些能级对应的状态称为______．7．电子云：用疏密不同的点表示电子在各处出现的____，这样画出的概率分布图称为电子云．提醒 不论是从基态跃迁到激发态，还是从激发态跃迁到基态，吸收或辐射的能量只能是对应的能级差，而不是任意值．
1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)电子的发现，说明原子具有一定的结构．( )(2)原子的质量几乎全部都集中在原子核内．( )(3)由于原子都是由原子核和核外电子组成的，所以各种原子的原子光谱是相同的．( )(4)玻尔认为原子是稳定的，电子绕核旋转但不向外辐射能量．( )
2．(多选)如图所示是英国物理学家卢瑟福用α粒子轰击金箔的实验装置．下列关于该实验的描述正确的是( )A．α粒子轰击金箔的实验需在真空条件下完成B．该实验揭示了原子有复杂的核式结构C．实验结果表明绝大多数α粒子穿过金箔后发生大角度偏转D．该实验证实了汤姆孙原子模型的正确性
AB [α粒子轰击金箔的实验需在真空条件下完成，故A正确；α粒子的散射实验揭示了原子具有复杂的核式结构，卢瑟福提出了原子核式结构模型，同时否定了汤姆孙原子模型，故B正确，D错误；实验结果表明绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原方向前进，故C错误．]
3．一个氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级．该氢原子( )A．辐射光子，能量增加B．辐射光子，能量减少C．吸收光子，能量增加D．吸收光子，能量减少
B [根据玻尔的原子理论，氢原子从高能级(n＝3)跃迁到低能级(n＝2)时，辐射一定频率的光子，氢原子能量减少，光子的能量由这两种定态的能级差决定．故B正确．]
关键能力·情境探究达成
考点1 α粒子散射实验分析
考点2 卢瑟福原子结构模型
考点3 对氢原子跃迁的理解
(1)如图所示为α粒子散射的实验装置．实验过程中，α粒子为什么会发生大角度散射？(2)由α粒子散射实验的结果为何可以说明原子核尺度很小，但几乎占有全部质量？
提示：(1)α粒子受到原子核的库仑力．(2)绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来方向前进，说明带正电荷部分很小，少数α粒子被“撞了回来”说明遇到了质量很大的部分．
考点1 α粒子散射实验分析1．实验背景α粒子散射实验是卢瑟福指导他的学生做的一个著名的物理实验，实验的目的是验证汤姆孙原子模型的正确性，实验结果却成了否定汤姆孙原子模型的有力证据．在此基础上，卢瑟福提出了原子核式结构模型．
2．否定汤姆孙的原子结构模型(1)质量远小于α粒子的电子，对α粒子的运动影响完全可以忽略，不应该发生大角度偏转．(2)α粒子在穿过原子时，受到各方向正电荷的斥力基本上会相互平衡，对α粒子运动方向的影响不会很大，也不应该发生大角度偏转．(3)α粒子的大角度偏转，否定汤姆孙的原子结构模型．
3．大角度偏转的实验现象分析(1)由于电子质量远小于α粒子质量，所以电子不可能使α粒子发生大角度偏转．(2)使α粒子发生大角度偏转的只能是原子中带正电的部分．按照汤姆孙原子模型，正电荷在原子内是均匀分布的，α粒子穿过原子时，它受到的两侧斥力大部分抵消，因而也不可能使α粒子发生大角度偏转，更不能使α粒子反向弹回，这与α粒子散射实验相矛盾．
(3)实验现象表明原子绝大部分是空的，原子的几乎全部质量和所有正电荷都集中在原子中心的一个很小的核上，否则，α粒子大角度散射是不可能的．
【典例1】 如图所示为卢瑟福α粒子散射实验装置的示意图，图中的显微镜可在圆周轨道上转动，通过显微镜前相连的荧光屏可观察α粒子在各个角度的散射情况．下列说法中正确的是( )A．在图中的A、B两位置分别进行观察，相同时间内观察到屏上的闪光次数一样多B．在图中的B位置进行观察，屏上观察不到任何闪光C．卢瑟福选用不同金属箔片作为α粒子散射的靶，观察到的实验结果基本相似D．α粒子发生散射的主要原因是α粒子撞击到金原子核后产生反弹
[思路点拨] (1)α粒子散射实验，在A、B处都能观察到闪光，在A处多B处少．(2)α粒子受到原子核的库仑斥力发生大角度偏转．
C [α粒子散射实验现象：绝大多数α粒子沿原方向前进，少数α粒子有大角度散射．所以A处观察到的α粒子多，B处观察到的α粒子少，所以选项AB错误；α粒子发生散射的主要原因是受到金原子核库仑斥力的作用，所以选项D错误，C正确．]
解决α粒子散射实验问题的技巧(1)熟记实验装置及原理．(2)核外电子不会使α粒子的速度发生明显改变．(3)汤姆孙的原子模型不能解释α粒子的大角度散射．(4)少数α粒子发生了大角度偏转，甚至反弹回来，表明这些α粒子在原子中的某个地方受到了质量、电荷量均比它本身大得多的物体的作用．(5)绝大多数α粒子在穿过金原子层时运动方向没有明显变化，说明原子中绝大部分是空的，原子的质量、电荷量都集中在体积很小的核内．
[跟进训练]1．根据汤姆孙原子结构模型预测α粒子散射实验结果是( )A．绝大多数α粒子穿过金箔后都有显著偏转B．绝大多数α粒子穿过金箔后都有小角度偏转C．极少数α粒子偏转角很大，有的甚至沿原路返回D．不可能有α粒子偏转角很大，更不可能沿原路返回
D [电子的质量很小，比α粒子的质量小得多，α粒子碰到金箔原子内的电子，运动方向不会发生明显变化，汤姆孙原子结构模型认为正电荷在原子内是均匀分布的，因此，当α粒子穿过原子时，它受到两侧正电荷的斥力基本上相互平衡，α粒子基本不偏转．故D正确．]
考点2 卢瑟福原子结构模型1．两种原子模型
卢瑟福的原子模型有些像太阳系，电子绕核运动就像太阳系的行星绕太阳运动一样，因此，卢瑟福的核式结构模型又被称为行星模型．
2．两种原子模型的对比
3．原子核式结构的理解(1)原子内的电荷关系：原子核的电荷数与核外的电子数相等，非常接近它们的原子序数．(2)原子核的组成：原子核由质子和中子组成，原子核的电荷数等于原子核的质子数．(3)原子半径的数量级是10-10 m，原子核半径的数量级是10-15 m，两者相差十万倍之多．
[思路点拨] (1)汤姆孙发现了电子．(2)库仑斥力使α粒子改变了运动状态．
【典例2】 (多选)根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型．如图所示为原子核式结构模型的α粒子散射图景，图中实线表示α粒子运动轨迹．其中一个α粒子在从a运动到b，再运动到c的过程中，α粒子在b点时距原子核最近．下列说法正确的是( )A．卢瑟福在α粒子散射实验中发现了电子B．α粒子出现较大角度偏转的原因是α粒子运动到b时受到的库仑斥力较大C．α粒子从a到c的运动过程中电势能先减小后变大D．α粒子从a到c的运动过程中加速度先变大后变小
BD [汤姆孙对阴极射线的探究使他发现了电子，A错误；α粒子出现较大角度偏转的原因是靠近原子核时受到较大的库仑斥力作用，B正确；α粒子从a到c受到的库仑力先增大后减小，加速度先变大后变小，电势能先增大后减小，C错误，D正确．]
[跟进训练]2．在卢瑟福的α粒子散射实验中，某一α粒子经过原子核附近时的轨迹如图中实线所示，图中P、Q为轨迹上的点，虚线是过P、Q两点并与轨迹相切的直线，两虚线和轨迹将平面分为五个区域，不考虑其他原子核对该α粒子的作用，下列说法正确的是( )A．α粒子受到引力B．该原子核的位置可能在①区域C．根据α粒子散射实验可以估算原子核大小D．α粒子在P、Q间的运动为匀速圆周运动
C [在α粒子散射实验中，α粒子经过原子核附近时受到库仑斥力作用，故A错误；若该原子核处于①区域，则α粒子因受到库仑斥力应该向②区域弯曲，所以该原子核的位置不可能在①区域，故B错误；根据α粒子散射实验可以估算原子核的大小，故C正确；α粒子受到的库仑斥力随α粒子与金原子之间距离的变化而变化，力的大小是变化的，所以α粒子在P、Q间的运动不可能为匀速圆周运动，故D错误．]
(2)作能级图时，能级横线间的距离和相应的能级差相对应，能级差越大，间隔越宽，所以量子数越大，能级越密，竖直线的箭头表示原子跃迁方向，长度表示辐射光子能量的大小，n＝1是原子的基态，n→∞是原子电离时对应的状态．
4．使原子能级跃迁的两种粒子——光子与实物粒子(1)原子若是吸收光子的能量而被激发，其光子的能量必须等于两能级的能量差，否则不被吸收，不存在激发到n能级时能量有余，而激发到n＋1时能量不足，则可激发到n能级的问题．(2)原子还可吸收外来实物粒子(例如，自由电子)的能量而被激发，由于实物粒子的动能可部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大于两能级的能量差值，就可使原子发生能级跃迁．
【典例3】 (多选)关于氢原子能级的跃迁，下列叙述中正确的是( )A．用波长为60 nm的X射线照射，可使处于基态的氢原子电离出自由电子B．用能量为10.2 eV的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态C．用能量为11.0 eV的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态D．用动能为12.5 eV的电子撞击氢原子，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态
[思路点拨] (1)用大于13.6 eV的光子照射氢原子，可使电子电离．(2)吸收或辐射出光子能量只能等于能级差．
[跟进训练]3．(2022·浙江6月选考)(多选)如图所示为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于n＝3的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外辐射能量．下列说法正确的是( )A．这群氢原子能发出三种频率不同的光B．从n＝3能级跃迁到n＝1能级发出的光最容易发生衍射现象C．从n＝3能级跃迁到n＝1能级发出的光子动量最大D．从n＝3能级跃迁到n＝1能级发出的光照射逸出功为2.49 eV的金属钠，产生的光电子初动能一定为9.60 eV
学习效果·随堂评估自测
1．(多选)下列说法正确的是( )A．汤姆孙研究阴极射线，用测定粒子比荷的方法发现了电子B．电子的发现证明了原子是可分的C．汤姆孙认为原子里面带正电荷的物质应充斥整个原子，而带负电的电子，则镶嵌在球体的某些固定位置D．汤姆孙认为原子里面带正电荷的物质都集中在原子中心一个很小的范围内
ABC [通过物理学史可得，选项A正确；根据电子发现的重要意义可得，选项B正确；选项C描述的是汤姆孙原子模型，选项C正确，D错误．]
2．(多选)如图所示为α粒子散射实验装置的示意图，荧光屏和显微镜在图中的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位置时屏上观察不到闪光D．放在D位置时屏上看不到闪光
AB [根据α粒子散射实验结果：绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上沿原方向前进，少数α粒子发生大角度偏转，极少数偏转角度超过90°，可知相同时间内放在A位置时观察到屏上的闪光次数最多，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，放在C、D位置时屏上都能观察到闪光，但次数极少，故选项A、B正确，C、D错误．]
3．(2023·山东卷)“梦天号”实验舱携带世界首套可相互比对的冷原子钟组发射升空，对提升我国导航定位、深空探测等技术具有重要意义。如图所示为某原子钟工作的四能级体系，原子吸收频率为ν0的光子从基态能级Ⅰ跃迁至激发态能级Ⅱ，然后自发辐射出频率为ν1的光子，跃迁到钟跃迁的上能级2，并在一定条件下可跃迁到钟跃迁的下能级1，实现受激辐射，发出钟激光，最后辐射出频率为ν3的光子回到基态。该原子钟产生的钟激光的频率ν2为( )A．ν0＋ν1＋ν3 B．ν0＋ν1－ν3C．ν0－ν1＋ν3 D．ν0－ν1－ν3
D [根据原子跃迁理论和题图所示能级图可知，EⅡ－EⅠ＝hν0，E1－EⅠ＝hν3，E2－E1＝hν2，EⅡ－E2＝hν1，联立解得hν0＝hν1＋hν2＋hν3，则ν2＝ν0－ν1－ν3，D正确，A、B、C错误。]
4．氢原子处于基态时，原子的能量为E1＝－13.6 eV．问：(1)氢原子在n＝4的定态上时，可放出几种光子？[解析] 原子处于n＝1的定态，这时原子对应的能量最低，这一定态是基态，其他的定态均是激发态．原子处于激发态时不稳定，会自动地向基态跃迁，而跃迁的方式多种多样，当氢原子从n＝4的定态向基态跃迁时，可释放出6种不同频率的光子．[答案] 6种
(2)若要使处于基态的氢原子电离，要用多大频率的电磁波照射此原子(普朗克常量h＝6.63×10-34 J·s，结果保留三位有效数字)．
[答案] 3.28×1015 Hz
回归本节知识，自我完成以下问题：1．哪位科学家发现了电子？氢原子光谱有怎样的特点？提示：J．J．汤姆孙，是一些分立的亮线．2．α粒子散射实验的结果是什么？谁提出了原子的核式结构模型？提示：绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，但少数α粒子发生了较大的偏转，并且有极少数α粒子的偏转超过了90°，有的甚至达到180°．卢瑟福．
必备知识·自主预习储备
知识点一 原子核式结构的提出1．1897年，英国物理学家J．J．汤姆孙对阴极射线进行研究，发现了____．2．J．J．汤姆孙设想原子的“________”或“葡萄干布丁模型”．
3．α粒子散射实验(1)英国物理学家______利用高速α粒子束垂直射到很薄的金箔上的实验．(2)实验结果：绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，但少数α粒子发生了__________，并且有极少数α粒子的偏转超过了90°，有的甚至达到180°．
4．原子的核式结构(1)1911年，卢瑟福提出了原子的核式结构模型．(2)原子的中心有一个带正电的很小的______，它几乎集中了原子的全部质量，而____则在核外空间绕原子核旋转．(3)原子半径的数量级大约是_________，而原子核半径的数量级为10-15～10-14 m．提醒 α粒子散射实验要在真空中进行，且金箔非常薄，尽量减少α粒子与金原子核发生二次碰撞的可能．
知识点二 氢原子光谱1．原子光谱：某种原子的气体通电后可以____并产生________的光谱，这种光谱被称为原子光谱．2．氢原子光谱是一些分立的亮线．提醒 不同元素的光谱各不相同，因而可根据特征谱线检测某种元素．
知识点三 原子的能级结构1．丹麦物理学家玻尔提出：电子绕原子核运动的轨道半径是____的，电子只能在某些特定的轨道上运动．2．能级：当电子在不同的轨道上运动时，原子处于不同的状态，具有不同的____．这些分立的能量值被称为原子的____．3．跃迁：原子从一个能级变化到另一个能级的过程叫作____．4．从高能级向低能级跃迁辐射出光子的能量为：hν＝________．
5．基态：在正常状态下，氢原子处于最低的能级E1(n＝1)，这个最低能级对应的状态称为____．6．激发态：当电子受到外界激发时，可从外界吸收能量，并从基态跃迁到较高的能级E2，E3，…上，这些能级对应的状态称为______．7．电子云：用疏密不同的点表示电子在各处出现的____，这样画出的概率分布图称为电子云．提醒 不论是从基态跃迁到激发态，还是从激发态跃迁到基态，吸收或辐射的能量只能是对应的能级差，而不是任意值．
1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)电子的发现，说明原子具有一定的结构．( )(2)原子的质量几乎全部都集中在原子核内．( )(3)由于原子都是由原子核和核外电子组成的，所以各种原子的原子光谱是相同的．( )(4)玻尔认为原子是稳定的，电子绕核旋转但不向外辐射能量．( )
2．(多选)如图所示是英国物理学家卢瑟福用α粒子轰击金箔的实验装置．下列关于该实验的描述正确的是( )A．α粒子轰击金箔的实验需在真空条件下完成B．该实验揭示了原子有复杂的核式结构C．实验结果表明绝大多数α粒子穿过金箔后发生大角度偏转D．该实验证实了汤姆孙原子模型的正确性
AB [α粒子轰击金箔的实验需在真空条件下完成，故A正确；α粒子的散射实验揭示了原子具有复杂的核式结构，卢瑟福提出了原子核式结构模型，同时否定了汤姆孙原子模型，故B正确，D错误；实验结果表明绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原方向前进，故C错误．]
3．一个氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级．该氢原子( )A．辐射光子，能量增加B．辐射光子，能量减少C．吸收光子，能量增加D．吸收光子，能量减少
B [根据玻尔的原子理论，氢原子从高能级(n＝3)跃迁到低能级(n＝2)时，辐射一定频率的光子，氢原子能量减少，光子的能量由这两种定态的能级差决定．故B正确．]
关键能力·情境探究达成
考点1 α粒子散射实验分析
考点2 卢瑟福原子结构模型
考点3 对氢原子跃迁的理解
(1)如图所示为α粒子散射的实验装置．实验过程中，α粒子为什么会发生大角度散射？(2)由α粒子散射实验的结果为何可以说明原子核尺度很小，但几乎占有全部质量？
提示：(1)α粒子受到原子核的库仑力．(2)绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来方向前进，说明带正电荷部分很小，少数α粒子被“撞了回来”说明遇到了质量很大的部分．
考点1 α粒子散射实验分析1．实验背景α粒子散射实验是卢瑟福指导他的学生做的一个著名的物理实验，实验的目的是验证汤姆孙原子模型的正确性，实验结果却成了否定汤姆孙原子模型的有力证据．在此基础上，卢瑟福提出了原子核式结构模型．
2．否定汤姆孙的原子结构模型(1)质量远小于α粒子的电子，对α粒子的运动影响完全可以忽略，不应该发生大角度偏转．(2)α粒子在穿过原子时，受到各方向正电荷的斥力基本上会相互平衡，对α粒子运动方向的影响不会很大，也不应该发生大角度偏转．(3)α粒子的大角度偏转，否定汤姆孙的原子结构模型．
3．大角度偏转的实验现象分析(1)由于电子质量远小于α粒子质量，所以电子不可能使α粒子发生大角度偏转．(2)使α粒子发生大角度偏转的只能是原子中带正电的部分．按照汤姆孙原子模型，正电荷在原子内是均匀分布的，α粒子穿过原子时，它受到的两侧斥力大部分抵消，因而也不可能使α粒子发生大角度偏转，更不能使α粒子反向弹回，这与α粒子散射实验相矛盾．
(3)实验现象表明原子绝大部分是空的，原子的几乎全部质量和所有正电荷都集中在原子中心的一个很小的核上，否则，α粒子大角度散射是不可能的．
【典例1】 如图所示为卢瑟福α粒子散射实验装置的示意图，图中的显微镜可在圆周轨道上转动，通过显微镜前相连的荧光屏可观察α粒子在各个角度的散射情况．下列说法中正确的是( )A．在图中的A、B两位置分别进行观察，相同时间内观察到屏上的闪光次数一样多B．在图中的B位置进行观察，屏上观察不到任何闪光C．卢瑟福选用不同金属箔片作为α粒子散射的靶，观察到的实验结果基本相似D．α粒子发生散射的主要原因是α粒子撞击到金原子核后产生反弹
[思路点拨] (1)α粒子散射实验，在A、B处都能观察到闪光，在A处多B处少．(2)α粒子受到原子核的库仑斥力发生大角度偏转．
C [α粒子散射实验现象：绝大多数α粒子沿原方向前进，少数α粒子有大角度散射．所以A处观察到的α粒子多，B处观察到的α粒子少，所以选项AB错误；α粒子发生散射的主要原因是受到金原子核库仑斥力的作用，所以选项D错误，C正确．]
解决α粒子散射实验问题的技巧(1)熟记实验装置及原理．(2)核外电子不会使α粒子的速度发生明显改变．(3)汤姆孙的原子模型不能解释α粒子的大角度散射．(4)少数α粒子发生了大角度偏转，甚至反弹回来，表明这些α粒子在原子中的某个地方受到了质量、电荷量均比它本身大得多的物体的作用．(5)绝大多数α粒子在穿过金原子层时运动方向没有明显变化，说明原子中绝大部分是空的，原子的质量、电荷量都集中在体积很小的核内．
[跟进训练]1．根据汤姆孙原子结构模型预测α粒子散射实验结果是( )A．绝大多数α粒子穿过金箔后都有显著偏转B．绝大多数α粒子穿过金箔后都有小角度偏转C．极少数α粒子偏转角很大，有的甚至沿原路返回D．不可能有α粒子偏转角很大，更不可能沿原路返回
D [电子的质量很小，比α粒子的质量小得多，α粒子碰到金箔原子内的电子，运动方向不会发生明显变化，汤姆孙原子结构模型认为正电荷在原子内是均匀分布的，因此，当α粒子穿过原子时，它受到两侧正电荷的斥力基本上相互平衡，α粒子基本不偏转．故D正确．]
考点2 卢瑟福原子结构模型1．两种原子模型
卢瑟福的原子模型有些像太阳系，电子绕核运动就像太阳系的行星绕太阳运动一样，因此，卢瑟福的核式结构模型又被称为行星模型．
2．两种原子模型的对比
3．原子核式结构的理解(1)原子内的电荷关系：原子核的电荷数与核外的电子数相等，非常接近它们的原子序数．(2)原子核的组成：原子核由质子和中子组成，原子核的电荷数等于原子核的质子数．(3)原子半径的数量级是10-10 m，原子核半径的数量级是10-15 m，两者相差十万倍之多．
[思路点拨] (1)汤姆孙发现了电子．(2)库仑斥力使α粒子改变了运动状态．
【典例2】 (多选)根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型．如图所示为原子核式结构模型的α粒子散射图景，图中实线表示α粒子运动轨迹．其中一个α粒子在从a运动到b，再运动到c的过程中，α粒子在b点时距原子核最近．下列说法正确的是( )A．卢瑟福在α粒子散射实验中发现了电子B．α粒子出现较大角度偏转的原因是α粒子运动到b时受到的库仑斥力较大C．α粒子从a到c的运动过程中电势能先减小后变大D．α粒子从a到c的运动过程中加速度先变大后变小
BD [汤姆孙对阴极射线的探究使他发现了电子，A错误；α粒子出现较大角度偏转的原因是靠近原子核时受到较大的库仑斥力作用，B正确；α粒子从a到c受到的库仑力先增大后减小，加速度先变大后变小，电势能先增大后减小，C错误，D正确．]
[跟进训练]2．在卢瑟福的α粒子散射实验中，某一α粒子经过原子核附近时的轨迹如图中实线所示，图中P、Q为轨迹上的点，虚线是过P、Q两点并与轨迹相切的直线，两虚线和轨迹将平面分为五个区域，不考虑其他原子核对该α粒子的作用，下列说法正确的是( )A．α粒子受到引力B．该原子核的位置可能在①区域C．根据α粒子散射实验可以估算原子核大小D．α粒子在P、Q间的运动为匀速圆周运动
C [在α粒子散射实验中，α粒子经过原子核附近时受到库仑斥力作用，故A错误；若该原子核处于①区域，则α粒子因受到库仑斥力应该向②区域弯曲，所以该原子核的位置不可能在①区域，故B错误；根据α粒子散射实验可以估算原子核的大小，故C正确；α粒子受到的库仑斥力随α粒子与金原子之间距离的变化而变化，力的大小是变化的，所以α粒子在P、Q间的运动不可能为匀速圆周运动，故D错误．]
(2)作能级图时，能级横线间的距离和相应的能级差相对应，能级差越大，间隔越宽，所以量子数越大，能级越密，竖直线的箭头表示原子跃迁方向，长度表示辐射光子能量的大小，n＝1是原子的基态，n→∞是原子电离时对应的状态．
4．使原子能级跃迁的两种粒子——光子与实物粒子(1)原子若是吸收光子的能量而被激发，其光子的能量必须等于两能级的能量差，否则不被吸收，不存在激发到n能级时能量有余，而激发到n＋1时能量不足，则可激发到n能级的问题．(2)原子还可吸收外来实物粒子(例如，自由电子)的能量而被激发，由于实物粒子的动能可部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大于两能级的能量差值，就可使原子发生能级跃迁．
【典例3】 (多选)关于氢原子能级的跃迁，下列叙述中正确的是( )A．用波长为60 nm的X射线照射，可使处于基态的氢原子电离出自由电子B．用能量为10.2 eV的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态C．用能量为11.0 eV的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态D．用动能为12.5 eV的电子撞击氢原子，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态
[思路点拨] (1)用大于13.6 eV的光子照射氢原子，可使电子电离．(2)吸收或辐射出光子能量只能等于能级差．
[跟进训练]3．(2022·浙江6月选考)(多选)如图所示为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于n＝3的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外辐射能量．下列说法正确的是( )A．这群氢原子能发出三种频率不同的光B．从n＝3能级跃迁到n＝1能级发出的光最容易发生衍射现象C．从n＝3能级跃迁到n＝1能级发出的光子动量最大D．从n＝3能级跃迁到n＝1能级发出的光照射逸出功为2.49 eV的金属钠，产生的光电子初动能一定为9.60 eV
学习效果·随堂评估自测
1．(多选)下列说法正确的是( )A．汤姆孙研究阴极射线，用测定粒子比荷的方法发现了电子B．电子的发现证明了原子是可分的C．汤姆孙认为原子里面带正电荷的物质应充斥整个原子，而带负电的电子，则镶嵌在球体的某些固定位置D．汤姆孙认为原子里面带正电荷的物质都集中在原子中心一个很小的范围内
ABC [通过物理学史可得，选项A正确；根据电子发现的重要意义可得，选项B正确；选项C描述的是汤姆孙原子模型，选项C正确，D错误．]
2．(多选)如图所示为α粒子散射实验装置的示意图，荧光屏和显微镜在图中的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位置时屏上观察不到闪光D．放在D位置时屏上看不到闪光
AB [根据α粒子散射实验结果：绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上沿原方向前进，少数α粒子发生大角度偏转，极少数偏转角度超过90°，可知相同时间内放在A位置时观察到屏上的闪光次数最多，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，放在C、D位置时屏上都能观察到闪光，但次数极少，故选项A、B正确，C、D错误．]
3．(2023·山东卷)“梦天号”实验舱携带世界首套可相互比对的冷原子钟组发射升空，对提升我国导航定位、深空探测等技术具有重要意义。如图所示为某原子钟工作的四能级体系，原子吸收频率为ν0的光子从基态能级Ⅰ跃迁至激发态能级Ⅱ，然后自发辐射出频率为ν1的光子，跃迁到钟跃迁的上能级2，并在一定条件下可跃迁到钟跃迁的下能级1，实现受激辐射，发出钟激光，最后辐射出频率为ν3的光子回到基态。该原子钟产生的钟激光的频率ν2为( )A．ν0＋ν1＋ν3 B．ν0＋ν1－ν3C．ν0－ν1＋ν3 D．ν0－ν1－ν3
D [根据原子跃迁理论和题图所示能级图可知，EⅡ－EⅠ＝hν0，E1－EⅠ＝hν3，E2－E1＝hν2，EⅡ－E2＝hν1，联立解得hν0＝hν1＋hν2＋hν3，则ν2＝ν0－ν1－ν3，D正确，A、B、C错误。]
4．氢原子处于基态时，原子的能量为E1＝－13.6 eV．问：(1)氢原子在n＝4的定态上时，可放出几种光子？[解析] 原子处于n＝1的定态，这时原子对应的能量最低，这一定态是基态，其他的定态均是激发态．原子处于激发态时不稳定，会自动地向基态跃迁，而跃迁的方式多种多样，当氢原子从n＝4的定态向基态跃迁时，可释放出6种不同频率的光子．[答案] 6种
(2)若要使处于基态的氢原子电离，要用多大频率的电磁波照射此原子(普朗克常量h＝6.63×10-34 J·s，结果保留三位有效数字)．
[答案] 3.28×1015 Hz
回归本节知识，自我完成以下问题：1．哪位科学家发现了电子？氢原子光谱有怎样的特点？提示：J．J．汤姆孙，是一些分立的亮线．2．α粒子散射实验的结果是什么？谁提出了原子的核式结构模型？提示：绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，但少数α粒子发生了较大的偏转，并且有极少数α粒子的偏转超过了90°，有的甚至达到180°．卢瑟福．
相关课件
粤教版 (2019)选择性必修 第三册第五节 晶体多媒体教学ppt课件： 这是一份粤教版 (2019)选择性必修 第三册<a href="/wl/tb_c4003286_t3/?tag_id=26" target="_blank">第五节 晶体多媒体教学ppt课件</a>，共60页。
物理选择性必修 第三册第五章 原子与原子核第四节 放射性同位素背景图ppt课件： 这是一份物理选择性必修 第三册<a href="/wl/tb_c4003305_t3/?tag_id=26" target="_blank">第五章 原子与原子核第四节 放射性同位素背景图ppt课件</a>，共34页。PPT课件主要包含了课前·自主预习，质子数，中子数，放射性，中微子，中性粒子，近似为零，示踪原子，半衰期，DNA等内容，欢迎下载使用。
粤教版 (2019)选择性必修 第三册第五章 原子与原子核第一节 原子的结构课前预习ppt课件： 这是一份粤教版 (2019)选择性必修 第三册第五章 原子与原子核第一节 原子的结构课前预习ppt课件，共60页。PPT课件主要包含了第一节原子的结构，课前•自主预习，嵌在球中，相互作用，偏转情况，绝大多数，极少数，微思考，原子核，全部质量等内容，欢迎下载使用。
