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第四章 原子結構和波粒二象性——高二物理人教版（2019）期末復習知識大盤點
第一部分：單元學習目標整合
本章概述
本章重點講述波粒二象性、原子核式結構模型及玻爾的原子結構理論。了解人類認識原子結構的物理過程及研究方法。本章可以看作是動量守恒定律在真實情景中的應用。
重點 ①光電效應方程及其應用 ②玻爾的原子結構理論及其應用
難點 ①微觀粒子的性質的認識與理解一一包括能量的量子化觀點、康普頓效應 ②玻爾的原子結構理論及其應用
第二部分：經典例題復盤
例1.在實驗室或工廠的高溫爐子上開一小孔，小孔可看作黑體，由小孔的熱輻射特性，就可以確定爐內的溫度.如圖所示是黑體的輻射強度與其輻射光波長的關系圖像，則下列說法正確的是( )
A.
B.在同一溫度下，波長越短的電磁波輻射強度越大
C.隨著溫度的升高，輻射強度的極大值向波長較短方向移動
D.隨著溫度的升高，各種波長的輻射強度都有所降低
解析：由圖像可知，同一溫度下，輻射強度最大的電磁波波長不是最長的，也不是最短的，而是處在最長與最短波長之間，故B錯誤；隨著溫度的升高，相同波長的光輻射強度都會增大，同時，最大輻射強度向波長較短的方向移動，所以，故A、D錯誤，C正確.
例2.用如圖所示的光電管研究光電效應的實驗中，用某種波長的單色光a照射光電管陰極K，電流計G的指針發生偏轉，而用另一波長的單色光b照射光電管陰極K時，電流計G的指針不發生偏轉，由此可說明( )
A.a光的波長小于b光的波長
B.用a光照射時，K極金屬板的逸出功比用b光照射時大
C.若入射光波長小于a光波長，也能發生光電效應
D.增加b光的強度，可能使電流計G的指針發生偏轉
答案：AC
解析：用某種波長的單色光a照射光電管陰極K，電流計G的指針發生偏轉，發生光電效應，而用另一波長的單色光b照射光電管陰極K時，電流計G的指針不發生偏轉，沒發生光電效應，說明a光頻率大，波長短，故A正確；逸出功由金屬材料本身決定，與入射光無關，故B錯誤；若入射光波長小于a光波長，即頻率大于a光，也能發生光電效應，故C正確；b光照射陰極時不發生光電效應，結合光電效應發生的條件可知，增加b光的強度仍然不能發生光電效應，則不能使電流計G的指針發生偏轉，故D錯誤.
例3.如圖所示為湯姆孫的氣體放電管的示意圖，下列說法中正確的是( )
A.若在之間不加電場和磁場，則陰極射線應打到最右端的點
B.若在之間加上豎直向下的電場，則陰極射線應向下偏轉
C.若在之間加上豎直向下的電場，則陰極射線應向上偏轉
D.若在之間加上垂直紙面向里的磁場，則陰極射線不偏轉
答案：AC
解析：實驗證明，陰極射線是電子流，它在電場中偏轉時應偏向帶正電的極板一側，C正確，B錯誤；加上垂直紙面向里的磁場時，電子在磁場中受洛倫茲力作用，要發生偏轉，D錯誤；當不加電場和磁場時，電子所受的重力可以忽略不計，因而不發生偏轉，應打到最右端的點，A正確.
例4.如圖為氫原子的發射光譜，是其中的四條光譜線，已知普朗克常量，真空中光速，可見光的波長在400~700 nm之間，則下列說法正確的是( )
A.該光譜由氫原子核能級躍遷產生
B.譜線對應光子的能量最大
C.譜線對應的是可見光中的紅光
D.用譜線對應的光照射逸出功為2.25 eV的金屬鉀，可以發生光電效應
答案：D
解析：氫原子的發射光譜是由氫原子核外電子躍遷產生的，故A錯誤；譜線波長最長，頻率最小，根據可知其對應光子的能量最小，故B錯誤；可見光的波長介于400~700 nm之間，由于不同顏色的光波長由長到短依次是“紅橙黃綠青藍紫”，所以紅光、橙光波長較長，應該接近700 nm，藍光、紫光波長較短，接近400 nm，故譜線對應的不是可見光中的紅光，故C錯誤；根據，所以用譜線對應的光照射到金屬鉀上時可以發生光電效應，故D正確.
例5.利用金屬晶格（大小約）作為障礙物觀察電子的衍射圖樣，方法是讓電子束通過電場加速后，照射到金屬晶格上，從而得到電子的衍射圖樣.已知電子質量為m，電荷量為e，初速度為零，加速電壓為U，普朗克常量為h，則( )
A.該實驗說明了電子具有波動性
B.實驗中電子的德布羅意波長為
C.加速電壓U越大，電子的衍射現象越明顯
D.若用動能相同的質子替代電子，衍射現象將更加明顯
答案：AB
解析：實驗得到了電子的衍射圖樣，衍射是波所特有的現象，所以該實驗說明了電子具有波動性，選項A正確；由動能定理可知，可得經過電場加速后電子的速度，電子的德布羅意波長，選項B正確；由電子的德布羅意波長公式可知，加速電壓越大，電子的德布羅意波長越短，則衍射現象越不明顯，選項C錯誤；質子與電子的動能相同，但是質子質量大于電子質量，動量與動能間存在關系，可知質子的動量大于電子的動量，由，可知質子的德布羅意波長小于電子的德布羅意波長，波長越小，衍射現象越不明顯，選項D錯誤.
第三部分：重難知識概括
普朗克黑體輻射理論
一、黑體與黑體輻射
1．熱輻射現象
固體或液體，在任何溫度下都在發射各種波長的電磁波，這種由于物體中的分子、原子受到激發而發射電磁波的現象稱為熱輻射。
所輻射電磁波的特征與溫度有關。
2．黑體
概念：能全部吸收各種波長的電磁波而不發生反射的物體，稱為絕對黑體，簡稱黑體。
不透明的材料制成帶小孔的空腔，可近似看作黑體。如圖所示。
注意：
（1）黑體是個理想化的模型。
（2）一般物體的輻射與溫度、材料、表面狀況有關，但黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體的溫度有關。
3．黑體輻射：黑體雖然不反射電磁波，卻可以向外輻射電磁波，這樣的輻射叫作黑體輻射。
研究黑體輻射的規律是了解一般物體熱輻射性質的基礎
二、能量子
能量子：超越牛頓的發現
1900年10月，普朗克提出量子化理論，給予黑體輻射以完美的解釋。
普朗克認為，帶電微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整數倍，當帶電微粒輻射或吸收能量時，也是以這個最小能量值為單位一份一份地輻射或吸收的，這個不可再分的最小能量值ε叫作能量子。
能量子的大小：
ε = hν
其中 ν 是電磁波的頻率，h 稱為普朗克常量，
h = 6.626 × 10 -34 J · s（一般取 h = 6.63 × 10-34 J · s）
普朗克能量子理論成功解釋黑體輻射
黑體輻射公式
1900 年 10月 19日，普朗克在德國物理學會會議上提出一個黑體輻射公式。
普朗克拋棄了經典物理中的能量可連續變化、物體輻射或吸收的能量可以為任意值的舊觀點，提出了能量子、物體輻射或吸收能量只能一份一份地按不連續的方式進行的新觀點。這不僅成功地解決了熱輻射中的難題，而且開創物理學研究新局面，標志著人類對自然規律的認識已經從宏觀領域進入微觀領域，為量子力學的誕生奠定了基礎。1918年他榮獲諾貝爾物理學獎。
死后他的墓碑上只刻著他的姓名和 h＝6.626×10－34J · s。
年輕的愛因斯坦認識到了普朗克能量子假設的意義，他把能量子假設進行了推廣，認為電磁場本身就是不連續的。也就是說，光本身就是由一個個不可分割的能量子組成的，頻率為v的光的能量子為hv，h為普朗克常量。這些能量子后來被叫作光子 (photon)。
光電效應
一、光電效應
1、光電效應的實驗規律
（1）飽和電流Im的大小與入射光的強度成正比，也就是單位時間內逸出的光電子數目與入射光的強度成正比(如圖1所示)。
（2）光電子的最大初動能(或遏止電壓)與入射光線的強度無關，而只與入射光的頻率有關。頻率越高，光電子的最大初動能就越大。（如圖2所示）
（3）頻率低于νc入射光，無論光的強度多大，照射時間多長，都不能使光電子逸出。
（4）光的照射和光電子的逸出幾乎是同時的，在測量的精度范圍內（＜10-9s）觀察不出這兩者間存在滯后現象。
2、光電效應中幾個易混淆的概念
（1）光子與光電子
無子指光在空間傳播時的每一份能量，光子不帶電；光電子是金屬表面受到光照射時發射出來的電子，其本質是電子。光子是光電效應的因，光電子是果。
（2）光電子的動能與光電子的最大初動能
光照射到金屬表面時，光子的能量全部被電子吸收，電子吸收光子的能量，可能向各個方向運動，需克服原子核和其他原子的阻礙而損失一部分能量，剩余部分為光電子的初動能；只有金屬表面的電子直接向外飛出時，只需克服原子核的引力做功，才具有最大初動能。光電子的初動能小于等于光電子的最大初動能。
（3）光子的能量與入射光的強度
光子的能量即每個光子的能量，其值為。hv( v為光子的頻率)，其大小由光的頻率決定。入射光的強度指單位時間內照射到金屬表面單位面積上的總能量；入射光的強度等于單位時間內光子能量與入射光子數的乘積。
（4）光電流和飽和光電流
金屬板飛出的光電子到達陽極，回路中便產生光電流，隨著所加正向電壓的增大，光電流趨于一個飽和值，這個飽和值是飽和光電流，在一定的光照條件下，飽和光電流與所加電壓大小無關。
二、愛因斯坦的光電效應方程
1、愛因斯坦的光電效應方程
其中為光電子的最大初動能，為金屬的逸出功。
2、對光電效應方程的理解
（1）光電子的動能
方程中，為光電子的最大初動能，就某個光電子而言，其離開金屬時的動能大小可以是零到最大值范圍內的任何數值。
（2）方程實質
方程實質上是能量守恒方程。
（3）產生光電效應的條件
方程包含了產生光電效應的條件，即要產生光電效應，則，即
，而就是金屬的截止頻率。
（4）截止頻率
方程表明，光電子的最大初動能與入射光的頻率，存在線性關系(如圖所示)，與光強無關。圖中橫軸上的截距是截止頻率，縱軸上的截距是逸出功的負值。圖線的斜率為普朗克常量。
（5）逸出功
方程中的逸出功為從金屬表面逸出的電子克服束縛而消耗的最少能量，不同金屬的逸出功是不同的。
3、 圖線和I-U圖線
（1）圖線
如左圖所示為光電子最大初動能隨入射光頻率的變化圖線。由可知，橫軸上的截距是陰極金屬的截止頻率，縱軸上的截距是陰極金屬的逸出功的負值，斜率為普朗克常量。(，是的一次函數，不是正比例函數)
（2）I-U圖線
如右圖所示為光電流I隨光電管兩電極間電壓U的變化曲線。圖中Im為飽和電流，由光照強度決定；Uc為遏止電壓，由光電子的最大初動能決定，而光電子的最大初動能取決于人射光的頻率。
三、對光的波粒二象性的理解
實驗基礎 表現 說明
光的波動性 干涉和衍射 (1)光子在空間各點出現的可能性大小可用波動規律來描述 (2)足夠能量的光(大量光子)在傳播時，表現出波的性質 (3)波長長的光容易表現出波動性 (1)光的波動性是光子本身的一種屬性，不是光子之間相互作用產生的 (2)光的波動性不同于宏觀觀念的波
光的粒子性 光電效應、康普頓效應 (1)當光同物質發生作用時，這種作用是“一份一份”進行的，表現出粒子的性質 (2)少量或個別光子容易顯示出光的粒子性 (3)波長短的光，粒子性顯著 (1)粒子的含義是“不連續”“一份一份”的 (2)光子不同于宏觀的粒子
原子的核式結構模型
一、電子的發現
1．陰極射線
熒光是由于玻璃受到陰極發出的某種射線的撞擊而引起的，這種射線命名為陰極射線。
2．湯姆孫的探究方法及結論
(1)根據陰極射線在電場和磁場中的偏轉情況斷定，它的本質是帶負電的粒子流，并求出了這種粒子的比荷。
(2)換用不同材料的陰極做實驗，所得比荷的數值都相同，是氫離子比荷的近兩千倍。
(3)結論：陰極射線粒子帶負電，其電荷量的大小與氫離子大致相同，而質量比氫離子小得多，后來組成陰極射線的粒子被稱為電子。
3．湯姆孫的進一步研究
湯姆孫又進一步研究了許多新現象，證明了電子是原子的組成部分。
4．電子的電荷量及電荷量子化
(1)電子電荷量：1910年前后由密立根通過著名的得出，電子電荷的現代值為e＝1.602×10－19 C。
(2)電荷是量子化的，即任何帶電體的電荷只能是e的整數倍。
(3)電子的質量：me＝9.109 383 56×10－31 kg，質子質量與電子質量的比＝1 836。
說明：陰極射線實質是帶負電的電子流。
二、原子的核式結構模型
（一）α粒子散射實驗
(1)湯姆孫原子模型
湯姆孫于1898年提出了原子模型，他認為原子是一個球體，正電荷彌漫性地均勻分布在整個球體內，電子鑲嵌在球中。
(2)α粒子散射實驗
①實驗裝置：α粒子源、金箔、放大鏡和熒光屏。
②實驗現象：
a.絕大多數的α粒子穿過金箔后仍沿原來的方向前進。
b.少數α粒子發生了大角度的偏轉。
c.極少數α粒子的偏轉角大于90°，甚至有極個別α粒子被反彈回來。
實驗意義：盧瑟福通過α粒子散射實驗，否定了湯姆孫的原子模型，建立了核式結構模型。
2．盧瑟福的核式結構模型
1911年由盧瑟福提出，在原子中心有一個很小的核，叫原子核。它集中了原子全部的正電荷和幾乎全部的質量，電子在核外空間運動。
（二）湯姆孫的原子模型
1.湯姆孫原子模型:湯姆孫于1898年提出了原子模型,他認為原子是一個球體,正電荷彌漫性地均勻分布在整個球體內,電子鑲嵌其中,有人形象地把湯姆孫模型稱為“西瓜模型”或“棗糕模型”。
2.α粒子散射實驗:
(1)實驗裝置。
(2)實驗現象。
①絕大多數的α粒子穿過金箔后,基本上仍沿原來的方向前進;
②少數α粒子發生了大角度偏轉;偏轉的角度甚至大于90°,它們幾乎被“撞了回來”。
(3)實驗意義:盧瑟福通過α粒子散射實驗,否定了湯姆孫的原子模型,建立了核式結構模型。
盧瑟福的核式結構模型
提示:原子核和核外電子。原子半徑的數量級為10-10 m,原子核半徑的數量級為10-15 m。
1.核式結構模型:1911年由盧瑟福提出,原子中帶正電的部分體積很小,但幾乎占有全部質量,電子在正電體的外面運動。
2.原子核的電荷與尺度:
原子的結構模型
1. 湯姆孫提出一種原子模型，“ 棗糕模型 ”：原子是一個球體，正電荷彌漫性地均勻分布在整個球體內，電子鑲嵌其中，電子的總電荷量和正電荷的電荷量相等。（由于不能解釋 α粒子散射實驗 而被否定）
2.盧瑟福α粒子散射實驗:
(1)裝置：由放射源、金箔、帶有熒光屏的顯微鏡組成；
氫原子光譜和玻爾的原子模型
一、光譜
1、光譜分類
（1）發射光譜：物質發光直接獲得的光譜，分為連續光譜和線狀光譜(或原子光譜)。
線狀光譜 稀薄氣體發光形成的光譜 一些不連續的明線組成， 不同元素的明線光譜不同(又叫特征光譜) 可用于光譜分析
連續光譜 熾熱的固體、液體和高壓氣體發光形成的 連續分布，一切波長的光都有 不能用于光譜分析
（2）吸收光譜：連續光譜中某些波長的光被物質吸收后產生的光譜。
吸收光譜 熾熱的白光通過溫度較白光低的氣體后，再色散形成的 用分光鏡觀察時，見到連續光譜背景上出現一些暗線(與特征譜線相對應) 可用于光譜分析
2、光譜分析
（1）優點：靈敏度高，物質的最低含量達到10-13 kg就可以被檢測到。
（2）應用：
①應用光譜分析發現新元素。
②鑒別物體的物質成分，如研究太陽光譜時發現了太陽中存在鈉、鎂、銅、鋅、鎳等金屬元素。
③應用光譜分析鑒定食品優劣。
二、氫原子光譜的實驗規律
1、氫原子光譜的特點:在氫原子光譜圖中的可見光區內，由右向左，相鄰譜線間的距離越來越小，表現出明顯的規律性。
2、巴耳末公式:
(1)巴耳末對氫原子光譜的譜線進行研究得到了下面的公式： (n=3，4，5…)，該公式稱為巴耳末公式。
(2)公式中只能取n≥3的整數，不能連續取值，波長是分立的值。
3、其他譜線:除了巴耳末系，氫原子光譜在紅外和紫外光區的其他譜線，也都滿足與巴耳末公式類似的關系式。
三、玻爾原子理論的基本假設
1、軌道量子化
（1）軌道半徑只能是一些不連續的、某些分立的數值。
（2）軌道半徑公式：rn=n2r1，式中n稱為量子數，對應不同的軌道，只能取正整數。氫原子的最小軌道半徑r1=0.53 x 10-10 m。
(3)原子中的電子在庫侖引力的作用下，繞原子核做圓周運動。
(4)電子運行軌道的半徑不是任意的，也就是說電子的軌道是量子化的。
(5)電子在這些軌道上繞核的轉動是穩定的，不產生電磁輻射。
2、能量量子化
（1）與軌道量子化對應的能量不連續的現象。
（2）其能級公式：，式中n稱為量子數，對應不同的軌道，n取值不同，基態取n=1，激發態取n=2，3，4…；量子數n越大，表示能級越高。對氫原子，以無窮遠處為勢能零點時，基態能量E1=-13.6 eV。
(3)當電子在不同軌道上運動時，原子處于不同的狀態，原子在不同的狀態中具有不同的能量，即原子的能量是量子化的，這些量子化的能量值叫作能級。
(4)原子中這些具有確定能量的穩定狀態，稱為定態。能量最低的狀態叫作基態，其他的狀態叫作激發態。
3、躍遷:
（1）能量差決定因素：原子從一種定態(設能量為E2)躍遷到另一種定態(設能量為E1)時，它輻射(或吸收)一定頻率的光子，光子的能量由這兩種定態的能量差決定，高能級Em低能級En。
4、躍遷特點：電子如果從一個軌道到另一個軌道，不是以螺旋線的形式改變半徑大小的，而是從一個軌道上“跳躍”到另一個軌道上。
(1)當電子從能量較高的定態軌道(其能量記為Em)躍遷到能量較低的定態軌道(能量記為En，m>n)時，會放出能量為hν的光子，這個光子的能量由前、后兩個能級的能量差決定，即hν=Em-En，該式被稱為頻率條件，又稱輻射條件。
(2)反之，當電子吸收光子時會從較低的能量態躍遷到較高的能量態，吸收的光子的能量同樣由頻率條件決定。
四、玻爾理論對氫光譜的解釋
1、能級躍遷：處于激發態的原子是不穩定的，它會自發地向較低能級躍遷，經過一次或幾次躍遷到達基態。所以一群氫原子處于量子數為n的激發態時，可能輻射出的光譜線條數為。
2、光子的輻射：電子由高能級向低能級躍遷時以光子的形式放出能量，輻射光子的頻率由下式決定：
hν=En-Em (En、Em是始末兩個能級且m能級差越大，輻射出光子的頻率就越高。
3、使原子能級躍遷的兩種粒子一一光子與實物粒子
（1）原子若是吸收光子的能量而被激發，其光子的能量必須等于兩能級的能量差，否則不被吸收，不存在激發到n能級時能量有余，激發到n+l能級時能量不足，而激發到n能級的情況。
（2）原子還可吸收外來實物粒子(例如自由電子)的能量而被激發，由于實物粒子的動能可部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大于兩能級的能量差值(E> En-Em )，就可使原子發生能級躍遷。
4、原子的電離：若入射光子的能量大于原子的電離能，如處于基態的氫原子電離能為13.6 eV，則原子也會被激發躍遷，這時核外電子脫離原子核的束縛成為自由電子，光子能量大于電離能的部分成為自由電子的動能。、
5.氫原子的能級圖:
6.解釋巴耳末公式:
(1)按照玻爾理論,原子從高能級(如從E3)躍遷到低能級(如到E2)時輻射的光子的能量為hν=E3-E2 。
(2)巴耳末公式中的正整數n和2正好代表能級躍遷之前和之后所處的定態軌道的量子數n和2。并且理論上的計算和實驗測量的里德伯常量符合得很好。
7.解釋氣體導電發光:通常情況下,原子處于基態,基態是最穩定的,原子受到電子的撞擊,有可能向上躍遷到激發態,處于激發態的原子是不穩定的,會自發地向能量較低的能級躍遷,放出光子,最終回到基態。
8.解釋氫原子光譜的不連續性:原子從較高能級向低能級躍遷時放出光子的能量等于前后兩能級差,由于原子的能級是分立的,所以放出的光子的能量也是分立的,因此原子的發射光譜只有一些分立的亮線。
9.解釋不同原子具有不同的特征譜線:不同的原子具有不同的結構,能級各不相同,因此輻射(或吸收)的光子頻率也不相同。
五、玻爾理論的局限性
玻爾理論的局限性
(1)成功之處
玻爾理論第一次將量子觀念引入原子領域，提出了定態和躍遷的概念，成功解釋了氫原子光譜的實驗規律。
(2)局限性
保留了經典粒子的觀念，把電子的運動仍然看做經典力學描述下的軌道運動。
(3)電子云
原子中的電子沒有確定的坐標值，我們只能描述電子在某個位置出現概率的多少，把電子這種概率分布用疏密不同的點表示時，這種圖像就像云霧一樣分布在原子核周圍，故稱電子云。
說明：電子從能量較高的定態軌道，躍遷到能量較低的定態軌道，會放出光子；反之會吸收光子。
粒子的波動性和量子力學的建立
一、粒子的波動性
1.德布羅意波:
(1)定義:每一個運動的粒子都與一個對應的波相聯系,這種波叫物質波,又叫德布羅意波。
(2)物質波波長、頻率的計算公式:ν=,λ=。
2.我們之所以看不到宏觀物體的波動性,是因為宏觀物體的動量太大,德布羅意波長太小的緣故。
3.德布羅意假說是光的波粒二象性的推廣,即光子和實物粒子都既具有粒子性又具有波動性,即具有波粒二象性。與光子對應的波是電磁波,與實物粒子對應的波是物質波。
粒子的波動性
1.德布羅意波：
(1)定義：每一個運動的粒子都與一個對應的波相聯系，這種波叫物質波，又叫德布羅意波。
(2)物質波波長、頻率的計算公式：。
2.我們之所以看不到宏觀物體的波動性，是因為宏觀物體的動量太大，德布羅意波長太小的緣故。
3.德布羅意假說是光的波粒二象性的推廣，即光子和實物粒子都既具有粒子性又具有波動性，即具有波粒二象性。與光子對應的波是電磁波，與實物粒子對應的波是物質波。
二、物質波的實驗驗證
(1)實驗探究思路
干涉、衍射是波特有的現象，如果實物粒子具有波動性，則在一定條件下，也應該發生干涉或衍射現象．
(2)實驗驗證
1927年戴維孫和湯姆孫分別利用晶體做了電子束衍射實驗，得到了電子的衍射圖樣，如圖所示，證實了電子的波動性．
電子束穿過鋁箔后的衍射圖樣
(3)說明
①人們陸續證實了質子、中子以及原子、分子的波動性．對于這些粒子，德布羅意給出的ν＝和λ＝關系同樣正確．
②宏觀物體的質量比微觀粒子大得多，運動時的動量很大，對應的德布羅意波的波長很小，根本無法觀察到它的波動性．
拓展：
量子力學是反映微觀世界運動規律的完整理論，它是沿著兩條不同道路發展的．一條道路源于德布羅意的物質波，并由薛定諤的波動力學最后完成；另一條道路是海森堡等通過對玻爾的對應原理等理論的深入的、批判性的研究而形成的矩陣力學．后來證明，波動力學和矩陣力學這兩種描述微觀世界的理論在數學上是等價的，于是兩種理論融合為量子力學．至此，現代量子理論巳經基本建立起來，并在以后的幾十年中得以迅速完善和發展．
實驗現象：① 絕大多數 α粒子不改變方向；② 少數 α粒子發生較大的偏轉；③ 極少數 α粒子偏轉角度超過90o，有的甚至被原路“彈回”。該實驗過程需在 真空和黑暗 中進行．
按照盧瑟福的理論，原子中帶正電部分的體積很小，但幾乎占有全部質量，稱為 原子核 。 電子 在正電體的外面運動。盧瑟福的原子模型因而稱為 核式結構 模型。
第四部分：掌握核心素養
①物理觀念:能了解光電效應現象;能了解光電效應現象和愛因斯坦光電效應方程的內涵;能了解人類探索原子及其結構的歷史，知道原子的核式結構模型，通過對氫原子光譜的分析，了解原子的能級結構;能運用所學知識分析微觀世界的一些問題。具有與波粒二象性和原子結構相關的物質觀念、運動與相互作用觀念和能量觀念。
②科學思維:知道描述微觀世界需要不斷建構物理模型;知道不同原子結構之間的區別，知道原子模型的建立是在實驗的基礎上不斷發展和修正的過程，能利用玻爾原子模型解釋氫原子光譜等相關現象;能分析氫原子光譜，推斷原子的能級結構;能恰當使用證據說明不同的原子結構模型;有不斷創新的行為。
③科學探究:能根據光電效應現象提出問題;能觀察光電效應實驗，收集數據、發現規律并形成結論;能查閱資料，提出與原子結構相關的物理問題;能通過網絡查詢，收集與原子結構相關的信息;能處理信息，形成相關的結論。
④科學態度與責任:能認識物理模型的局限性，體會科學家在對原子結構的探索中敢于懷疑的科學精神;能對微觀世界的探索產生興趣，能感受關于微觀世界研究結論的魅力;能關注古人對原子的探索及相關的觀點。

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