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(接14日)
例1
如圖所示為盧瑟福和他的同事們做粒子散射實驗裝置的示意圖,熒光屏和顯微鏡一起分別放在圖中的A、B、C、D四個位置時,觀察到的現象,下述說法中正確的是( )
A.放在A位置時,相同時間內觀察到屏上的閃光次數最多
B.放在B位置時,相同時間內觀察到屏上的閃光次數只比A位置時少些
C.放在C、D位置時,屏上觀察不到閃光
D.放在D位置時,屏上仍能觀察一些閃光,但次數極少
[解析]根據α粒子散射現象,絕大多數粒子沿原方向前進,少數粒子發生較大偏轉,本題應選擇A、B、D。
3.玻爾原子理論(引入量子理論,量子化就是不連續性,整數n叫量子數。)
⑴玻爾的三條假設(量子化)
①軌道量子化rn=n2r1
r1=0.53×10-10m
②能量量子化:En=-;
E1=-13.6eV
③原子在兩個能級間躍遷時輻射或吸收光子的能量hν=Em-En
⑵從高能級向低能級躍遷時放出光子;從低能級向高能級躍遷時可能是吸收光子,也可能是由於碰撞(用加熱的方法,使分子熱運動加劇,分子間的相互碰撞可以傳遞能量)。原子從低能級向高能級躍遷時只能吸收一定頻率的光子;而從某一能級到被電離可以吸收能量大於或等於電離能的任何頻率的光子。(如在基態,可以吸收E?13.6eV的任何光子,所吸收的能量除用於電離外,都轉化為電離出去的電子的動能)。
⑶玻爾理論的局限性。由於引進了量子理論(軌道量子化和能量量子化),玻爾理論成功地解釋了氫光譜的規律。但由於它保留了過多的經典物理理論(牛頓第二定律、向心力、庫侖力等),所以在解釋其他原子的光譜上都遇到很大的困難。
例2
用光子能量為E的單色光照射容器中處於基態的氫原子,停止照射後,發現該容器內的氫能夠釋放出三種不同頻率的光子,它們的頻率由低到高依次為ν1、ν2、ν3,由此可知,開始用來照射容器的單色光的光子能量可以表示為:①hν1;②hν3;③h(ν1+ν2);④h(ν1+ν2+ν3)。以上表示式中( )
A.只有①③正確 B.只有②正確
C.只有②③正確 D.只有④正確
解:該容器內的氫能夠釋放出三種不同頻率的光子,說明這時氫原子處於第三能級。
根據玻爾理論,應該有hν3=E3-E1,hν1=E3-E2,hν2=E2-E1,可見hν3=hν1+hν2=h(ν1+ν2),所以照射光子能量可以表示為②或③,答案選C。
例3
氫原子的核外電子從距核較近的軌道躍遷到距核較遠的軌道過程中( )
A.原子要吸收光子,電子的動能增大,原子的電勢能增大,原子的能量增大
B.原子要放出光子,電子的動能減小,原子的電勢能減小,原子的能量也減小
C.原子要吸收光子,電子的動能增大,原子的電勢能減小,原子的能量增大
D.原子要吸收光子,電子的動能減小,原子的電勢能增大,原子的能量增加
[解析]:根據玻爾理論,氫原子核外電子在離核越遠的軌道上運動時,其能量越大,由能量公式En=-(E1=-13.6eV)可知,電子從低軌道(量子數n小)向高軌道(n值較大)躍遷時,要吸收一定的能量的光子。故選項B可排除。氫原子核外電子繞核做圓周運動,其向心力由原子核對電子的庫侖引力提供,即-=-,電子運動的動能Ek=-mν2=-。由此可知:電子離核越遠,r越大時,則電子的動能就越小,故選項A、C均可排除。
由於原子核帶正電荷,電子帶負電荷,事實上異性電荷遠離過程中需克服庫侖引力做功,即庫侖力對電子做負功,則原子系統的電勢能將增大,系統的總能量增加,故選項D正確。
4.光譜和光譜分析
⑴熾熱的固體、液體和高壓氣體發出的光形成連續光譜。
⑵稀薄氣體發光形成線狀譜(又叫明線光譜、原子光譜)。
根據玻爾理論,不同原子的結構不同,能級不同,可能輻射的光子就有不同的波長。所以每種原子都有自己特定的線狀譜,因此這些譜線也叫元素的特征譜線。
根據光譜鑒別物質和確定它的化學組成,這種方法叫做光譜分析。這種方法的優點是非常靈敏而且迅速。只要某種元素在物質中的含量達到10-10g,就可以從光譜中發現它的特征譜線。
(完)
和平區教研室賈浦東老師撰寫的稿件『聯想法突破無機框圖推斷題』下周四繼續刊登。
——編者
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