粤教版高中物理选修3-5原子的能级结构.ppt

原子的能级结构 1．了解原子的能级、跃迁、能量量子化以及基态和激发态等概念． 2．了解原子能量子化是如何提出来的，理解原子发射与吸收光子的频率和能级差的关系． 3．知道氢原子能级公式，以及能利用能级公式分析一些有关能级的问题． 4．能用原子的能级结构解释氢原子的光谱的不连续性． 按经典理论电子绕核旋转做加速运动，电子将不断向四周辐射电磁波，它的能量不断减小，从而将逐渐靠近原子核，最后落入原子核中． 轨道及转动频率不断变化，辐射电磁波频率也是连续的， 原子光谱应是连续的光谱．实验表明原子相当稳定，这一结论与实验不符．实验测得原子光谱是不连续的谱线．氢原子的发光原理是什么，用什么理论来解释氢原子的发光现象？ 一、能级结构猜想 1．原子内部________能量称为原子的能级；原子从一个能级变化到另一能级的过程叫做________． 2．跃迁时辐射(或吸收)一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定，即 ______________(h为普朗克常量)． 二、氢原子的能级 1．氢原子的能级：____________________或________________________． 　跃迁 不连续的 hν＝Em－En 2．在正常状态下，氢原子处于____________________，这个____________对应的状态称为基态． 3．________对应的状态称为激发态． 4．氢原子的能级图如图所示： 较高能级 最低的能级E1(n＝1) 最低能级 玻尔理论的理解 一、经典电磁理论的困惑 1．原子是否稳定：电子绕核旋转，做的是一种变加速运动，因而就要向外辐射电磁波，由于能量不断的向外辐射，使得电子绕核运动的轨道半径也要减小，这样电子会沿着螺旋线落在原子核上，因而原子是不稳定的，但事实上原子通常是稳定的． 2．原子发光：所发射光的频率遵循经典电磁理论，电子绕核运动时辐射的电磁波的频率等于电子绕核运动的频率，当电子运动的轨道半径逐渐减小时，辐射的电磁波频率将不断增大，这样大量原子发光时所发射的光应包含各种频率的光，而实际上原子所发出的光的频率是不连续的． 二、玻尔理论的三个要点 1．能级(定态)假设：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量． 2．跃迁假设：原子从一种定态(设能量为En)跃迁到另一种定态(设能量为Em)时，它辐射(或吸收)一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定，即 hν＝Em－En. 3．轨道量子化假设：原子的不同能量状态跟电子沿不同的圆形轨道绕核运动相对应．原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道的分布也是分立的． 下面关于玻尔理论的解释中，不正确的说法是(　) A．原子只能处于一系列不连续的状态中，每个状态都对应一定的能量 B．原子中，虽然核外电子不断做加速运动，但只要能量状态不改变，就不会向外辐射能量 C．原子从一种定态跃迁到另一种定态时，一定要辐射一定频率的光子 D．原子的每一个能量状态都对应一个电子轨道，并且这些轨道是不连续的 解析：由玻尔理论的三个要点可知，选项A、B、D说法是正确的；原子从一种定态跃迁到另一种定态时，可能辐射，也可能吸收一定频率的光子． 答案：C 课堂训练 1．按照玻尔原子理论，氢原子中的电子离原子核越远，氢原子的能量________(选填“越大”或“越小”)．已知氢原子的基态能量为E1(E10)，电子质量为m，基态氢原子中的电子吸收一频率为ν的光子被电离后，电子速度大小为_______(普朗克常量为h)． 氢原子的能级跃迁理解 一、能级及可能轨道半径 原子内部不连续的能量称为原子的能级．能量的最低状态叫基态，氢原子的基态能量：E1＝ -13.6eV, E1代表电子在第一条可能轨道上运动时的能量．其它能级状态叫激发态． 其它各能级的关系为：En＝ E1 (n＝1,2,3…n是正整数，叫量子数)，它对应电子在各条可能轨道上运动时的能量(包括动能和势能)． E2＝ -3.4 eV E3＝ -1.51 eV E4＝ -0.85 eV … 氢原子的能级图如上面图所示． 电子离核最近的一条可能轨道的半径r1＝0.53×10－10 m；其它各条可能轨道的半径rn＝n2r1( n＝1,2，3…n是正整数，叫量子数)． 二、氢原子能级跃迁的可能 氢原子核外电子从高能级向低能级跃迁时可能直接跃迁到基态，也可能先跃迁到其他低能级的激发态，然后再到基态.因此处于n能级的电子向低能级跃迁时就有很多可能性，则它有可能向量子数为1、2、3、…(n)的各个低能级跃迁，可形成的谱线总数为： N=（n-1）+（n-2）+（n-3）+…+1= 三、光子和实物粒子都可能使能级跃迁 1．原子若是吸收光子的能量而被激发，