《高中物理 第三章 原子结构之谜 3_4 原子的能级结构课件 粤教版选修3-5》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理 第三章 原子结构之谜 3_4 原子的能级结构课件 粤教版选修3-5（29页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第四节 原子的能级结构,目标导航,预习导引,目标导航,预习导引,二,一,一、能级结构猜想 1.能级:原子内部不连续的能量. 2.跃迁:原子从一个能级变化到另一个能级的过程. 3.跃迁公式:h=Em-En. Em、En分别为原子跃迁前后的能级,为原子辐射或吸收的光谱的频率.,答案:能级结构的猜想是针对线状谱提出的.,目标导航,二,一,预习导引,目标导航,二,一,预习导引,(2)原子辐射光子的能量等于两能级间的能量差. (3)因能级的不连续性,致使能级间的跃迁产生不连续的谱线. (4)从不同的高能级跃迁到某一特定能级就形成一个线系.如:n3的能级跃迁到n=2的能级形成巴耳末系;n4的能级跃迁到n=
2、3的能级形成帕邢系等.,荧光物质在紫外线照射下能够发出可见光,应如何解释这种现象呢?,答案:紫外线光子能量较大,荧光物质的原子吸收紫外线后,跃迁到了较高的能级,在向低能级跃迁时,可能先跃迁到比基态稍高能级,发出光子,再跃迁到基态,又发出光子,发出光子的能量低于紫外线光子能量,属于可见光.,迁移应用,典题例解,一,二,知识精要,思考探究,一、玻尔原子理论的基本假设 1.第一条假设能级(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.这些状态叫定态.(本假设是针对原子稳定性提出的) (1)基态:在正常状态下,原子处于最低能级,这时电
3、子在离核最近的轨道上运动,这种定态叫基态. (2)激发态:原子处于较高能级时,电子在离核较远的轨道上运动,这种定态叫激发态.除基态以外的定态都叫激发态.,迁移应用,典题例解,一,二,知识精要,思考探究,2.第二条假设轨道量子化假设,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不连续的,如图所示.轨道半径rn=n2r1(n=1,2,3),式中r1代表第一条(即离核最近的)可能轨道的半径,rn代表第n条可能轨道的半径. 例如:氢原子的电子绕核运动时,其最小半径是0.5310-10 m,不可再小,电子还可能在半径是2.1210-10 m、
4、4.7710-10 m等的轨道上运行,但轨道半径不可能是介于这些数值中间的某个值.,迁移应用,典题例解,一,二,知识精要,思考探究,3.第三条假设跃迁假设 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h=Em-En,这个式子称为频率条件公式,也叫辐射条件公式,h为普郎克常量,为光子的频率.,知识精要,迁移应用,一,二,思考探究,典题例解,何为跃迁?跃迁遵循的规律是什么?,答案:原子从一种定态跃迁到另一种定态时,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,即高能级 Em 低能级En.可
5、见,电子如果从一个轨道到另一个轨道,不是以螺旋线的形式改变半径大小的,而是从一个轨道上“跳跃”到另一个轨道上.玻尔将这种现象叫做电子的跃迁.,知识精要,迁移应用,一,二,典题例解,思考探究,【例1】 (多选)关于玻尔理论,以下论断中正确的是 ( ) A.原子的不同定态对应于电子沿不同的圆形轨道绕核运动 B.当原子处于激发态时,原子向外辐射能量 C.只有当原子处于基态时,原子才不向外辐射能量 D.不论当原子处于何种定态时,原子都不向外辐射能量,解析:据玻尔理论第三条假设知A正确;根据玻尔理论第一、二条假设知不论原子处于何种定态,原子都不向外辐射能量,原子只有从一个定态跃迁到另一个定态时,才辐射或
6、吸收能量,所以B、C错误,D正确. 答案:AD,迁移应用,典题例解,一,二,知识精要,思考探究,(多选)玻尔在他提出的原子模型中所作的假设有 ( ) A.原子处在具有一定能量的定态中,虽然电子做加速运动,但不向外辐射能量 B.原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道绕核运动相对应,而电子的可能轨道的分布是不连续的 C.电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时,辐射(或吸收)一定频率的光子 D.电子跃迁时辐射的光子的频率等于电子绕核做圆周运动的频率,答案:ABC 解析:选项中前三项都是玻尔提出来的假设,其核心是原子定态概念的引入与能级跃迁学说的提出,也就是“量子化”概念;原子的不同能量状态与电子绕核运动不
7、同的轨道相对应,是经典理论与量子化概念的结合.,迁移应用,典题例解,知识精要,思考探究,二,一,二、玻尔理论对氢光谱的解释 1.能级的定义 在玻尔模型中,原子的可能状态是不连续的,因此各状态对应的能量也是不连续的.这些能量值叫做能级. 2.基态和激发态 各状态的标号1、2、3叫做量子数,通常用n表示.能量最低的状态叫做基态,其他状态叫做激发态,基态的能量用E1表示,各激发态的能量分别用E2、E3表示.,迁移应用,典题例解,知识精要,思考探究,二,一,迁移应用,典题例解,知识精要,思考探究,二,一,4.氢原子的能级图 氢原子的能级图如图所示.,迁移应用,典题例解,知识精要,思考探究,二,一,知识
8、精要,迁移应用,思考探究,典题例解,二,一,氢原子从高能级向低能级跃迁时,是不是能级越高,释放的光子能量越大?,答案:不一定.氢原子从高能级向低能级跃迁时,所释放的光子能量一定等于能级差,氢原子所处的能级高,跃迁时能级差不一定大,释放的光子能量不一定大.,知识精要,迁移应用,典题例解,思考探究,二,一,【例2】 氢原子的能级如图所示,已知可见光的光子能量范围为1.623.11 eV,下列说法错误的是( ) A.处于n=3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线,并发生电离 B.大量氢原子从高能级向n=3能级跃迁时,发出的光具有显著的热效应 C.大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时,可能发出6种
9、不同频率的光 D.大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时,可能发出3种不同频率的可见光,知识精要,迁移应用,典题例解,思考探究,二,一,迁移应用,典题例解,知识精要,思考探究,二,一,氢原子从能级m跃迁到能级n时辐射红光的频率为1,从能级n跃迁到能级k时吸收紫光的频率为2,已知普朗克常量为h,若氢原子从能级k跃迁到能级m,则( ) A.吸收光子的能量为h1+h2 B.辐射光子的能量为h1+h2 C.吸收光子的能量为h2-h1 D.辐射光子的能量为h2-h1,答案:D 解析:氢原子从能级m跃迁到能级n时,辐射红光,则h1=Em-En;从能级n跃迁到能级k时,吸收紫光,则h2=Ek-En.因为红
10、光的频率1小于紫光的频率2,即h1h2,所以能级k大于能级m.从能级k跃迁到能级m时,辐射光子的能量为Ek-Em=h2-h1,选项D正确.,知识链接,案例探究,1.使原子能级跃迁的两种粒子光子与实物粒子 原子若是吸收光子的能量而被激发,则光子的能量必须等于两能级的能量差,否则不被吸收.不存在激发到n=2时能量有余,而激发到n=3时能量不足,则可激发到n=2的问题. 原子还可吸收外来实物粒子(例如自由电子)的能量而被激发,由于实物粒子的动能可全部或部分地被原子吸收,所以只要入射粒子的能量大于或等于两能级的能量差值(E=Em-En),均可使原子发生能级跃迁.,思悟升华,类题试解,知识链接,案例探究
11、,思悟升华,类题试解,知识链接,案例探究,思悟升华,类题试解幻灯片 28,知识链接,案例探究,根据跃迁的原理,分别画出处于激发态的氢原子向低能态跃迁时最多可能的跃迁示意图. 再根据跃迁能量公式h=Em-En分别算出几种频率的光子. 4.直接跃迁与间接跃迁 原子从一种能量状态跃迁到另一种能量状态时,有时可能是直接跃迁,有时可能是间接跃迁.两种情况的辐射(或吸收)光子的频率可能不同.,思悟升华,类题试解,知识链接,案例探究,5.跃迁与电离 原子跃迁时,不管是吸收还是辐射光子,其光子的能量都必须等于这两个能级的能量差.若想把处于某一定态上的原子的电子电离出去,就需要给原子一定的能量.如基态氢原子电离
12、(即上升n=),其电离能为13.6 eV,只要能量等于或大于13.6 eV的光子都能被基态氢原子吸收而电离,只不过入射光子的能量越大,原子电离后产生的电子具有的动能越大.,思悟升华,类题试解,(2014山东理综)(多选)氢原子能级如图,当氢原子从n=3跃迁到n=2的能级时,辐射光的波长为656 nm.以下判断正确的是( ) A.氢原子从n=2跃迁到n=1的能级时,辐射光的波长大于656 nm B.用波长为325 nm的光照射,可使氢原子从n=1跃迁到n=2的能级,案例探究,知识链接,思悟升华,类题试解,案例探究,知识链接,思悟升华,C.一群处于n=3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线
13、 D.用波长为633 nm的光照射,不能使氢原子从n=2跃迁到n=3的能级,类题试解,思悟升华,案例探究,知识链接,类题试解,1.原子能级跃迁时,处于激发态的原子可能经过一次跃迁回到基态;也可能由较高能级的激发态先跃迁到较低能级的激发态,最后回到基态.一个原子由较高能级回到基态,到底发生了几次跃迁,是不确定的. 2.物质中含有大量的原子,各个原子的跃迁方式也是不统一的.有的原子可能经过一次跃迁就回到基态,而有的原子可能经过几次跃迁才回到基态.,类题试解,案例探究,知识链接,思悟升华,有一群氢原子处于量子数n=3的激发态,能级图如下.,(1)有可能放出几种能量的光子? (2)在哪两个能级间跃迁时,发出的光子的波长最长?波长是多少?,类题试解,案例探究,知识链接,思悟升华,(1)有可能放出几种能量的光子? (2)在哪两个能级间跃迁时,发出的光子的波长最长?波长是多少?,
