第十六章 第80课时 波粒二象性 物质波 原子结构与玻尔理论-2027年高考物理一轮复习课件（含解析版讲义）

这是一份第十六章 第80课时 波粒二象性 物质波 原子结构与玻尔理论-2027年高考物理一轮复习课件（含解析版讲义），共11页。PPT课件主要包含了考点一，考点二，原子结构和氢原子光谱，考点三，课时精练等内容，欢迎下载使用。
波粒二象性　物质波　原子结构与玻尔理论
1.理解波粒二象性的特征。2.了解实物粒子的波动性，知道物质波的概念。3.掌握原子的核式结构及玻尔的原子理论，理解氢原子能级图及原子受激跃迁条件。
考点一　光的波粒二象性与物质波
考点二　原子结构和氢原子光谱
考点三　玻尔原子理论　能级跃迁
光的波粒二象性与物质波
1.光的波粒二象性(1)光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有_______。(2)光电效应和康普顿效应说明光具有_______。(3)光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的___________。
用很弱的光做双缝干涉实验，把入射光减弱到可以认为光源和感光胶片之间不可能同时有两个光子存在，如图所示是不同数量的光子照射到感光胶片上得到的照片。试从光的本性解释光的干涉现象产生的原因。
答案　大量光子的行为表现为波动性，少数光子的行为表现为粒子性；光在传播过程中表现为波动性，光在与物质作用时表现为粒子性。光的干涉现象是大量光子的运动遵循波动规律的表现。如果用比较弱的光曝光时间比较短，少量光子通过狭缝在屏的感光底片上显示出一个个光点，显示出粒子性；如果曝光时间比较长，很多光子的行为就显示出波动性，亮条纹是光子到达概率大的地方，暗条纹是光子到达概率小的地方。
2.物质波：_________认为，任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳都有一种波和它对应，波长λ=____，其中p是运动物体的动量，h是普朗克常量，数值为6.626×10-34 J·s。人们把这种波称为___________，也叫物质波。
一名运动员正以10 m/s的速度奔跑，已知他的质量为60 kg，普朗克常量h=6.6×10-34 J·s，试估算他的德布罗意波长。为什么我们观察不到运动员的波动性？
　　　(2025·浙江6月选考·4)一束高能电子穿过铝箔，在铝箔后方的屏幕上观测到如图所示的电子衍射图样，则A.该实验表明电子具有粒子性B.图中亮纹为电子运动的轨迹C.图中亮纹处电子出现的概率大D.电子速度越大，中心亮斑半径越大
1.原子结构(1)电子的发现：物理学家__________发现了电子。(2)α粒子散射实验：1909年，物理学家_______和他的助手进行了用α粒子轰击金箔的实验，实验发现绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿_____方向前进，但有少数α粒子发生了大角度偏转，极少数α粒子偏转的角度甚至大于90°，也就是说它们几乎被“撞”了回来(如图所示)。
(3)原子的核式结构模型：在原子中心有一个很小的核，原子全部的_______和几乎全部_____都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转。
2.氢原子光谱(1)光谱：用棱镜或光栅可以把物质发出的光按波长(频率)展开，获得光的_____(频率)和强度分布的记录，即光谱。(2)光谱分类
(1)α粒子射入金箔时难免与电子碰撞。试估计这种碰撞对α粒子速度影响的大小。
(2)按照J.J.汤姆孙的原子模型，正电荷均匀分布在整个原子球体内。请分析：α粒子穿过金箔，受到电荷的作用力后，沿哪个方向前进的可能性较大，最不可能沿哪个方向前进。
答案　正电荷是均匀分布的，α粒子在穿过过程中受到正电荷的作用力基本上平衡，方向改变较小，故沿原方向前进可能性大，反弹最不可能。
　　　(2025·江苏南通市四模)如图所示是α粒子散射实验装置，实验时在图中甲、乙、丙、丁四处观察，相同时间内荧光屏上闪光点最多的位置是A.甲　　　B.乙　　　C.丙　　　D.丁
玻尔原子理论　能级跃迁
1.玻尔原子理论的基本假设(1)轨道量子化与定态①轨道量子化：电子运行轨道半径不是任意的，而是_______的，电子在这些轨道上绕核的运动是稳定的，不产生电磁辐射。半径公式：rn=______(n=1，2，3，…)，其中r1为基态轨道半径，r1=0.53 ×10-10 m。
②定态：电子在不同轨道上运动时，具有不同的能量，原子的能量也只能取一系列特定的值，这些_______的能量值叫能级，具有确定能量的_________，称为定态。能级公式：En=__________________，其中E1为基态能量，对于氢原子来说，E1=_________。 
(2)跃迁——频率条件①跃迁：原子由一个能量态变为另一个能量态的过程称为跃迁。②频率条件自发跃迁：高能级→低能级，释放能量，发射光子。释放光子的频率满足hν=ΔE=E高-E低。受激跃迁：低能级→高能级，吸收能量。吸收光子的能量必须恰好等于能级差hν=ΔE=E高-E低。注意：若实物粒子与原子碰撞，使原子受激跃迁，实物粒子能量大于能级的能量差。
2.电离(1)电离态：n=∞，E=0。(2)电离能：指原子从基态或某一激发态跃迁到电离态所需要吸收的最小能量。(3)若吸收能量足够大，克服电离能后，获得自由的电子还具有动能。
1.一群氢原子处于n=5的激发态，试在能级图上画出它们从n=5激发态向基态跃迁时的可能辐射情况示意图，最多能辐射出　　种不同频率的光子，公式为　　　　　。
2.一个氢原子处于n=5的激发态，最多可辐射几种频率的光子，多种频率的辐射中最大频率和最小频率之比是多少？
答案　最多可产生4种频率的光子，频率最大的光子为n=2到n=1能级辐射的光子，频率最小的光子为n=5到n=4能级辐射的光子，频率之比为
　　　(2025·甘肃卷·1)利用电子与离子的碰撞可以研究离子的能级结构和辐射特性。He+离子相对基态的能级图(设基态能量为0)如图所示。用电子碰撞He+离子使其从基态激发到可能的激发态，若所用电子的能量为50 eV，则He+离子辐射的光谱中，波长最长的谱线对应的跃迁为A.n=4→n=3能级B.n=4→n=2能级C.n=3→n=2能级D.n=3→n=1能级
　　　(2025·江苏连云港市一模)如图所示为氢原子的最低五个能级，一束光子能量为12.09 eV的单色光入射到大量处于基态的氢原子上，产生的光谱线是
　　　(2025·江苏盐城市检测)氢原子能级图如图所示，大量处于n=3的激发态氢原子向低能级跃迁时，会辐射出不同频率的光，用这些光照射金属锡，已知金属锡的逸出功为4.42 eV，关于这些辐射出的光，下列说法正确的是A.跃迁中有6种不同频率的光B.只有1种频率的光能使锡发生光电效应C.对同一种介质，a光的临界角小于b光的临界角D.用同一装置进行双缝实验，a光亮条纹中心间距　大于b光亮条纹中心间距
精练高频考点提升关键能力
1.(2025·四川卷·2)某多晶薄膜晶格结构可以等效成缝宽约为3.5×10-10 m的狭缝。下列粒子束穿过该多晶薄膜时，衍射现象最明显的是A.德布罗意波长约为7.9×10-13 m的中子B.德布罗意波长约为8.7×10-12 m的质子C.德布罗意波长约为2.6×10-11 m的氮分子D.德布罗意波长约为1.5×10-10 m的电子
2.(2024·湖南卷·1)量子技术是当前物理学应用研究的热点，下列关于量子论的说法正确的是A.普朗克认为黑体辐射的能量是连续的B.光电效应实验中，红光照射可以让电子从某金属表面逸出，若改用紫　光照射也可以让电子从该金属表面逸出C.康普顿研究石墨对X射线散射时，发现散射后仅有波长小于原波长的　射线成分D.德布罗意认为质子具有波动性，而电子不具有波动性
3.(2022·江苏卷·4)光源通过电子-光子散射使光子能量增加，光子能量增加后A.频率减小B.波长减小C.动量减小D.速度减小
4.(2024·江苏卷·5)如图所示，钠原子在几个能级间跃迁时辐射的光的波长分别为λ1、λ2、λ3和λ4。其中只有一种波长的光能使某种金属发生光电效应，该光的波长为A.λ1　　　B.λ2　　　C.λ3　　　D.λ4
5.(2026·江苏镇江市检测)氢原子的能级图如图所示，已知可见光光子能量在1.64~3.11 eV之间。大量处于n=4能级的氢原子向基态跃迁时，辐射的可见光有几种A.2　　　B.3　　　C.4　　　D.6
6.(2025·江苏常州市一模)不同波长的电磁波具有不同的特性，在科研、生产和生活中有广泛的应用。a、b两单色光在电磁波谱中的位置如图所示。下列说法正确的是
A.若a、b光均由氢原子能级跃迁产生，产生a光的能级能量差大B.若a、b光分别照射同一光电管发生光电效应，a光的遏止电压低C.若a、b光分别照射同一小孔发生衍射，a光没有b光的衍射现象明显D.若a、b光分别作为同一双缝干涉装置光源时，a光的干涉条纹间距小
7.(2025·江苏苏州市一模)用频率为ν0的光照射某种金属发生光电效应，测出光电流i随电压U的变化图像如图所示，已知普朗克常量为h，电子的质量为m、带电量为-e。(1)求每秒内逸出的光电子数n；
(2)求逸出光电子的最大初动能和电子物质波的最短波长；
9.(2025·江苏南通市检测)图示为氢原子能级图，一群处于基态的氢原子被某单色光照射后跃迁到激发态，然后自发辐射的谱线中只有两根属于巴耳末系，则该单色光光子的能量为 eV eV eV
10.(2025·江苏南京市一模)如图甲为氢原子光谱，图乙为氢原子部分能级图。图甲中的Hα、Hβ、Hγ、Hδ属于巴耳末系，都是氢原子从高能级向n=2能级跃迁时产生的谱线。下列说法中正确的是A.Hβ对应的光子能量比Hγ的大B.Hβ对应的光子动量比Hγ的大C.Hδ是氢原子从n=3向n=2能级　跃迁时产生的D.氢原子从高能级向n=1能级跃迁时产生的谱线均在Hδ的左侧
11.(2026·江苏南京市检测)a、b两种可见光在同一光电效应装置中测得的光电流和电压的关系如图甲所示。图乙为氢原子能级图，已知可见光的光子能量在1.62 eV到3.11 eV之间，下列说法正确的是A.a光的波长比b光的大B.单色光a的光子动量比单色光b的光子　动量大C.若a光是从n=4跃迁到n=2能级时发出　的光，则b光是从n=3跃迁到n=2能级时发出的光D.用E=12.8 eV的电子去轰击基态的氢原子，可以得到3种可见光