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第 2 课时 波粒二象性 物质波 原子结构与玻尔理论
目标要求 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
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________________________。
思考 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。
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________________________________________________________________________
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。
思考 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？
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例1 (2024·山东青岛市开学考)透射电子显微镜(TEM)使用高能电子作为光源，简称透射电
镜。透射电镜工作时电子经过高压加速和强磁场聚焦后得到观察样品的像。已知显微镜的分
辨率与使用光源(光子或电子)的波长成正比，普通光学显微镜分辨率为0.2 μm，透射电镜能
清晰地观察到直径2 nm的金原子。若光学显微镜使用的可见光平均波长为600 nm，动量大
小为1.1×10－27 N·s。关于高能电子，下列说法正确的是( )
A．波长约为2 nm
B．波长约为6×10－6 nm
C．动量大小约为1.1×10－29 N·sD．动量大小约为1.1×10－25 N·s
例2 (多选)(2022·浙江1月选考·16)电子双缝干涉实验是近代证实物质波存在的实验。如
图所示，电子枪持续发射的电子动量为1.2×10－23 kg·m/s，然后让它们通过双缝打到屏上。
已知电子质量取9.1×10－31 kg，普朗克常量取6.6×10－34 J·s，下列说法正确的是( )
A．发射电子的动能约为8.0×10－15 J
B．发射电子的物质波波长约为5.5×10－11 m
C．只有成对电子分别同时通过双缝才能发生干涉
D．如果电子是一个一个发射的，仍能得到干涉图样
例3 (2024·上海市师大附中月考)用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，
在屏上先后出现如图(a)、(b)、(c)所示的图像，则( )
A．图像(a)表明光具有波动性
B．图像(c)表明光具有粒子性
C．用紫外线观察不到类似的图像
D．实验表明光既有波动性又有粒子性
考点二 原子结构和氢原子光谱
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。
(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(3)光谱分析：利用每种原子都有自己的________________________来鉴别物质和确定物质
的组成成分，且灵敏度很高。在发现和鉴别化学元素上有着重大的意义。
(4)氢原子光谱的实验规律：巴耳末系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式＝
R (－)(n＝3,4,5，…)，式中R 叫作里德伯常量，R ＝1.10×107 m－1。
∞ ∞ ∞
例4 (多选)(2024·天津市模拟)如图甲所示是汤姆孙的原子模型，他认为原子是一个球体，
正电荷弥漫性地分布在整个球体内，电子镶嵌在其中。甲图中的小圆点代表正电荷，大圆点
代表电子。汤姆孙的原子模型无法解释α粒子散射实验。如图乙所示是卢瑟福为解释α粒子
散射实验假设的情景：占原子质量绝大部分的带正电的那部分物质应集中在很小的空间范围。
下列说法中正确的是( )
A．α粒子质量远大于电子质量，电子对α粒子速度的影响可以忽略
B．入射方向的延长线越接近原子核的α粒子发生散射时的偏转角越大
C．由不同元素原子核对α粒子散射的实验数据可以确定各种元素原子核的质量
D．由α粒子散射的实验数据可以估计出原子核半径的数量级是10－15 m
例5 (多选)(2024·重庆市模拟)根据巴耳末公式＝R (－)(n＝3,4,5，…)可以求出氢原子在可
∞
见光区的四条光谱线的波长λ。后来的科学家把巴耳末公式中的2换成了1和3计算出了紫
外区和红外区的其他谱线的波长。这些公式与玻尔理论的跃迁公式hν＝－E(－)，m
