《高考物理一轮复习-3.1原子结构-氢原子光谱ppt课件-沪科版选修3-5》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理一轮复习-3.1原子结构-氢原子光谱ppt课件-沪科版选修3-5（39页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第三章原子结构原子核第1讲原子结构氢原子光谱1ppt精选知知识点点1 1 氢原子光原子光谱【思思维激活激活1 1】( (多多选) )如如图甲所示是甲所示是a a、b b、c c、d d四种元素的四种元素的线状状谱, ,图乙是某乙是某矿物的物的线状状谱, ,通通过光光谱分析可以了解分析可以了解该矿物中物中缺乏的是缺乏的是( () )A.aA.a元素元素B.bB.b元素元素C.cC.c元素元素D.dD.d元素元素2ppt精选【解析解析】选B B、D D。将。将a a、b b、c c、d d四种元素的四种元素的线状状谱与乙与乙图中中对照照, ,可知可知矿物中缺少物中缺少b b、d d元素元素, ,故
2、故选B B、D D。3ppt精选【知知识梳理梳理】1.1.光光谱：用光用光栅或棱或棱镜可以把光按波可以把光按波长展开展开, ,获得光的得光的_(_(频率率) )和和强度分布的度分布的记录, ,即光即光谱。2.2.光光谱分分类：有些光有些光谱是一条条的是一条条的_,_,这样的光的光谱叫作叫作线状状谱。有的光有的光谱是是连在一起的在一起的_,_,这样的光的光谱叫作叫作连续谱。3.3.光光谱分析：分析：利用每种原子都有自己的利用每种原子都有自己的_可以用来可以用来鉴别物物质和确定和确定物物质的的组成成分成成分, ,且灵敏度很高。在且灵敏度很高。在发现和和鉴别化学元素上有化学元素上有着重大的意着重大的
3、意义。波波长亮亮线光光带特征特征谱线4ppt精选知知识点点2 2 氢原子的能原子的能级结构、能构、能级公式公式【思思维激活激活2 2】氢原子的基原子的基态能量能量为E E1 1, ,如如图所示所示, ,四个能四个能级图能能正确代表正确代表氢原子能原子能级的是的是( () )5ppt精选【解析解析】选C C。根据。根据氢原子能原子能级图特点：上密下疏特点：上密下疏, ,再再联系各激系各激发态与基与基态能能级间关系关系E En n= = 故故C C正确。正确。6ppt精选【知知识梳理梳理】1.1.玻玻尔理理论：(1)(1)定定态：原子只能：原子只能处于一系列于一系列_的能量状的能量状态中中, ,在
4、在这些些能量状能量状态中原子是中原子是_的的, ,电子子虽然然绕核运核运动, ,但并不向外但并不向外辐射能量。射能量。(2)(2)跃迁：原子从一种定迁：原子从一种定态跃迁到另一种定迁到另一种定态时, ,它它辐射或吸射或吸收一定收一定频率的光子率的光子, ,光子的能量由光子的能量由这两个定两个定态的能量差决定的能量差决定, ,即即h=_h=_。(h(h是普朗克常量是普朗克常量,h=6.6310,h=6.6310-34-34Js)Js)(3)(3)轨道：原子的不同能量状道：原子的不同能量状态跟跟电子在不同的子在不同的圆周周轨道道绕核核运运动相相对应。原子的定。原子的定态是是_,_,因此因此电子的可
5、能子的可能轨道道也是也是_。不不连续稳定定E Em m-E-En n不不连续的的不不连续的的7ppt精选2.2.能能级：原子量子化的原子量子化的_。3.3.基基态和激和激发态：原子能量最低的状原子能量最低的状态叫叫_,_,其他能量其他能量较高的状高的状态叫叫_。能量能量值基基态激激发态8ppt精选4.4.氢原子的能原子的能级和和轨道半径：道半径：(1)(1)氢原子的能原子的能级公式：公式：E En n=_(n=1,2,3,),=_(n=1,2,3,),其中其中E E1 1为基基态能量能量, ,其数其数值为E E1 1=_=_。(2)(2)氢原子的半径公式：原子的半径公式：r rn n=_(n=
6、1,2,3,),=_(n=1,2,3,),其中其中r r1 1为基基态半径半径, ,又称玻又称玻尔半径半径, ,其数其数值为r r1 1=0.5310=0.5310-10-10m m。-13.6eV-13.6eVn n2 2r r1 19ppt精选5.5.氢原子的能原子的能级图：能能级图如如图所示。所示。10ppt精选【微点微点拨】1.1.对玻玻尔理理论的四点提醒：的四点提醒：(1)(1)电子子绕核运核运动的半径是不的半径是不连续的的; ;(2)(2)电子子跃迁迁辐射光子的射光子的频率不等于率不等于电子子绕核核圆周运周运动的的频率率; ;(3)(3)实物粒子也能使原子物粒子也能使原子发生能生能
7、级跃迁迁; ;(4)(4)一个一个处于激于激发态的的氢原子原子, ,辐射光射光谱线条数可能条数可能为1 1。一。一群群处于激于激发态(n3)(n3)的的氢原子原子, ,可能可能辐射出多条光射出多条光谱线。11ppt精选2.2.关于光关于光谱的三个易混点：的三个易混点：(1)(1)太阳光太阳光谱是吸收光是吸收光谱, ,不是不是连续光光谱; ;(2)(2)原子光原子光谱是是线状光状光谱, ,不是不是连续光光谱; ;(3)(3)研究太阳光研究太阳光谱可了解太阳大气可了解太阳大气层的成分的成分, ,不能了解地球大不能了解地球大气气层的成分。的成分。12ppt精选考点考点1 1 氢原子能原子能级图及原子
8、及原子跃迁迁1.1.能能级图中相关量意中相关量意义的的说明：明： 深化深化理解理解 相关量相关量意义意义能级图中的横线能级图中的横线表示氢原子可能的能量状态表示氢原子可能的能量状态定态定态横线左端的数字横线左端的数字“1,2,3”1,2,3”表示量子数表示量子数横线右端的数字横线右端的数字“-13.6,-3.4”-13.6,-3.4”表示氢原子的能量表示氢原子的能量相邻横线间的距离相邻横线间的距离表示相邻的能量差表示相邻的能量差, ,量子数越大相邻量子数越大相邻的能量差越小的能量差越小, ,距离越小距离越小带箭头的竖线带箭头的竖线表示原子由较高能级向较低能级跃迁表示原子由较高能级向较低能级跃迁
9、, ,原子跃迁的条件为原子跃迁的条件为h=Eh=Em m-E-En n13ppt精选2.2.对原子原子跃迁条件迁条件h=Eh=Em m-E-En n的的说明：明：(1)(1)原子原子跃迁条件迁条件h=Eh=Em m-E-En n只适用于光子和原子作用而使原子只适用于光子和原子作用而使原子在各定在各定态之之间跃迁的情况。迁的情况。(2)(2)当光子能量大于或等于当光子能量大于或等于13.6eV13.6eV时, ,也可以被也可以被处于基于基态的的氢原原子吸收子吸收, ,使使氢原子原子电离离; ;当当处于基于基态的的氢原子吸收的光子能量大原子吸收的光子能量大于于13.6eV13.6eV时, ,氢原子
10、原子电离后离后, ,电子具有一定的初子具有一定的初动能。能。(3)(3)原子原子还可吸收外来可吸收外来实物粒子物粒子( (例如自由例如自由电子子) )的能量而被激的能量而被激发。由于。由于实物粒子的物粒子的动能可全部或部分被原子吸收能可全部或部分被原子吸收, ,所以只要所以只要入射粒子的能量大于或等于两能入射粒子的能量大于或等于两能级的能量差的能量差值(E=E(E=Em m-E-En n),),均可均可使原子使原子发生能生能级跃迁。迁。14ppt精选3.3.跃迁中两个易混迁中两个易混问题：(1)(1)一群原子和一个原子：一群原子和一个原子：氢原子核外只有一个原子核外只有一个电子子, ,这个个电
11、子子在某个在某个时刻只能刻只能处在某一个可能的在某一个可能的轨道上道上, ,在某段在某段时间内内, ,由某由某一一轨道道跃迁到另一个迁到另一个轨道道时, ,可能的情况只有一种可能的情况只有一种, ,但是如果容但是如果容器中盛有大量的器中盛有大量的氢原子原子, ,这些原子的核外些原子的核外电子子跃迁迁时就会有各就会有各种情况出种情况出现了。了。(2)(2)直接直接跃迁与迁与间接接跃迁：原子从一种能量状迁：原子从一种能量状态跃迁到另一种迁到另一种能量状能量状态时, ,有有时可能是直接可能是直接跃迁迁, ,有有时可能是可能是间接接跃迁。两种迁。两种情况下情况下辐射射( (或吸收或吸收) )光子的能量
12、是不同的。直接光子的能量是不同的。直接跃迁迁时辐射射( (或吸收或吸收) )光子的能量等于光子的能量等于间接接跃迁迁时辐射射( (或吸收或吸收) )的所有光子的所有光子的能量和。的能量和。15ppt精选【题组通关方案通关方案】【典典题1 1】(2012(2012四川高考四川高考) )如如图为氢原子能原子能级示意示意图的一部的一部分分, ,则氢原子原子( () )16ppt精选A.A.从从n=4n=4能能级跃迁到迁到n=3n=3能能级比从比从n=3n=3能能级跃迁到迁到n=2n=2能能级辐射出射出电磁波的波磁波的波长长B.B.从从n=5n=5能能级跃迁到迁到n=1n=1能能级比从比从n=5n=5
13、能能级跃迁到迁到n=4n=4能能级辐射出射出电磁波的速度大磁波的速度大C.C.处于不同能于不同能级时, ,核外核外电子在各子在各处出出现的概率是一的概率是一样的的D.D.从高能从高能级向低能向低能级跃迁迁时, ,氢原子核一定向外放出能量原子核一定向外放出能量17ppt精选【典典题解析解析】选A A。由。由题图可知可知E E4343EE3232, ,根据公式根据公式E=hE=h可得可得43433232,A,A对; ;若是在真空中若是在真空中, ,任何任何电磁波的速度都是磁波的速度都是3.0103.0108 8m/s,Bm/s,B错; ;处于不同能于不同能级时, ,核外核外电子出子出现的概率的概率
14、对应不同的不同的电子云子云, ,可知可知C C错; ;应该是是“氢原子原子”向外放出能量向外放出能量, ,而非而非“氢原子核原子核”,D,D错。18ppt精选【典典题2 2】如如图所示所示为氢原子最低的四个能原子最低的四个能级，当，当氢原子在原子在这些能些能级间跃迁迁时：(1)(1)有可能放出多少种能量的光子有可能放出多少种能量的光子? ?(2)(2)在哪两个能在哪两个能级间跃迁迁时, ,所放出光子波所放出光子波长最最长? ?最最长波波长是是多少多少? ?19ppt精选【典典题解析解析】(1)N= (1)N= 种种=6=6种。种。(2)(2)氢原子由第原子由第4 4能能级向第向第3 3能能级跃
15、迁迁时, ,能量差最小能量差最小, ,辐射的光射的光子波子波长最最长。由由h=Eh=E4 4-E-E3 3得：得： =E =E4 4-E-E3 3所以最所以最长波波长1.88101.8810-6-6m m。答案：答案：(1)6(1)6种种(2)(2)第第4 4能能级向第向第3 3能能级跃迁迁 1.88101.8810-6-6m m20ppt精选【加固加固训练】1.1.如如图所示所示为氢原子的四个能原子的四个能级, ,其中其中E E1 1为基基态, ,若若氢原子原子A A处于激于激发态E E2 2, ,氢原子原子B B处于于激激发态E E3 3, ,则下列下列说法正确的是法正确的是( () )A
16、.A.原子原子A A可能可能辐射出射出3 3种种频率的光子率的光子B.B.原子原子B B可能可能辐射出射出3 3种种频率的光子率的光子C.C.原子原子A A能能够吸收原子吸收原子B B发出的光子并出的光子并跃迁到能迁到能级E E4 4D.D.原子原子B B能能够吸收原子吸收原子A A发出的光子并出的光子并跃迁到能迁到能级E E4 421ppt精选【解析解析】选B B。原子。原子A A从激从激发态E E2 2跃迁到迁到E E1 1, ,只能只能辐射出射出1 1种种频率率的光子的光子,A,A错。原子。原子B B从激从激发态E E3 3跃迁到基迁到基态E E1 1能能辐射出射出3 3种种频率率的光子
17、的光子,B,B对。由原子能。由原子能级跃迁理迁理论可知可知, ,原子原子A A可能吸收原子可能吸收原子B B由由E E3 3跃迁到迁到E E2 2时放出的光子并放出的光子并跃迁到迁到E E3 3, ,但不能但不能跃迁到迁到E E4 4,C,C错。A A原子原子发出的光子能量出的光子能量E=EE=E2 2-E-E1 1大于大于E E4 4-E-E3 3, ,故原子故原子B B吸收原子吸收原子A A发出的光子不可能出的光子不可能跃迁到能迁到能级E E4 4,D,D错。22ppt精选2.(20122.(2012山山东高考高考) )氢原子第原子第n n能能级的能量的能量为E En n= = 其中其中E
18、 E1 1为基基态能量。当能量。当氢原子由第原子由第4 4能能级跃迁到第迁到第2 2能能级时, ,发出光子的出光子的频率率为1 1; ;若若氢原子由第原子由第2 2能能级跃迁到基迁到基态, ,发出光子的出光子的频率率为2 2, ,则 = =。【解析解析】当当氢原子由第原子由第4 4能能级跃迁到第迁到第2 2能能级时：hh1 1=E=E4 4-E-E2 2, ,当当氢原子由第原子由第2 2能能级跃迁到基迁到基态时：hh2 2=E=E2 2-E-E1 1, ,而而E E4 4= =E E2 2= = 联立以上各式解得：立以上各式解得： 答案：答案：23ppt精选【学科素养升学科素养升华】解答解答氢
19、原子能原子能级图与原子与原子跃迁迁问题的注意事的注意事项(1)(1)能能级之之间跃迁迁时放出的光子放出的光子频率是不率是不连续的。的。(2)(2)能能级之之间发生生跃迁迁时放出放出( (吸收吸收) )光子的光子的频率由率由h=Eh=Em m-E-En n求求得。若求波得。若求波长可由公式可由公式c=c=求得。求得。(3)(3)一个一个氢原子原子跃迁迁发出可能的光出可能的光谱线条数最多条数最多为(n-1)(n-1)。(4)(4)一群一群氢原子原子跃迁迁发出可能的光出可能的光谱线条数的两种求解方法。条数的两种求解方法。用数学中的用数学中的组合知合知识求解：求解： 利用能利用能级图求解：在求解：在氢
20、原子能原子能级图中将中将氢原子原子跃迁的各种迁的各种可能情况一一画出可能情况一一画出, ,然后相加。然后相加。24ppt精选考点考点2 2与能与能级有关的能量有关的能量问题 1.1.原子从低能原子从低能级向高能向高能级跃迁的能量情况：吸收一定能量的光迁的能量情况：吸收一定能量的光子子, ,当一个光子的能量当一个光子的能量满足足h=Eh=E末末-E-E初初时, ,才能被某一个原子吸才能被某一个原子吸收收, ,使原子从低能使原子从低能级E E初初向高能向高能级E E末末跃迁迁, ,而当光子能量而当光子能量hh大于大于或小于或小于E E末末-E-E初初时都不能被原子吸收。都不能被原子吸收。2.2.原
21、子从高能原子从高能级向低能向低能级跃迁的能量情况：以光子的形式向外迁的能量情况：以光子的形式向外辐射能量射能量, ,所所辐射的光子能量恰等于射的光子能量恰等于发生生跃迁迁时的两能的两能级间的的能量差。能量差。3.3.电离离时的能量：当光子能量大于或等于原子所的能量：当光子能量大于或等于原子所处的能的能级绝对值时, ,可以被可以被氢原子吸收原子吸收, ,使使氢原子原子电离离, ,多余的能量作多余的能量作为电子子的初的初动能。能。拓展拓展延伸延伸25ppt精选4.4.氢原子原子跃迁迁时电子子动能、能、电势能与原子能量的能与原子能量的变化化规律：律：(1)(1)原子能量原子能量变化化规律：律：E E
22、n n=E=Eknkn+E+Epnpn= = 随随n n增大而增大增大而增大, ,随随n n的的减小而减小减小而减小, ,其中其中E E1 1=-13.6eV=-13.6eV。(2)(2)电子子动能能变化化规律。律。从公式上判断从公式上判断电子子绕氢原子核运原子核运动时静静电力提供向心力力提供向心力, ,即即 所以所以E Eknkn= = 随随r r增大而减小。增大而减小。从从库仑力做功上判断力做功上判断, ,当当轨道半径增大道半径增大时, ,库仑引力做引力做负功功, ,故故电子子动能减小。反之能减小。反之, ,当当轨道半径减小道半径减小时, ,库仑引力做正功引力做正功, ,故故电子的子的动能
23、增大。能增大。26ppt精选(3)(3)原子的原子的电势能的能的变化化规律。律。通通过库仑力做功判断力做功判断, ,当当轨道半径增大道半径增大时, ,库仑引力做引力做负功功, ,原子的原子的电势能增大。反之能增大。反之, ,当当轨道半径减小道半径减小时, ,库仑引力做正功引力做正功, ,原子的原子的电势能减小。能减小。利用原子能量公式利用原子能量公式E En n=E=Eknkn+E+Epnpn判断判断, ,当当轨道半径增大道半径增大时, ,原子能原子能量增大量增大, ,电子子动能减小能减小, ,故原子的故原子的电势能增大。反之能增大。反之, ,当当轨道半道半径减小径减小时, ,原子能量减小原子
24、能量减小, ,电子子动能增大能增大, ,故原子的故原子的电势能减小。能减小。27ppt精选【题组通关方案通关方案】【典典题3 3】(2014(2014苏州模州模拟) )若要使若要使处于基于基态的的氢原子原子电离离, ,可可以采用两种方法以采用两种方法, ,一是用能量一是用能量为13.6eV13.6eV的的电子撞子撞击氢原子原子, ,二是二是用能量用能量为13.6eV13.6eV的光子照射的光子照射氢原子原子, ,则( () )A.A.两种方法都可能使两种方法都可能使氢原子原子电离离B.B.两种方法都不可能使两种方法都不可能使氢原子原子电离离C.C.前者可使前者可使氢原子原子电离离D.D.后者可
25、使后者可使氢原子原子电离离28ppt精选【典典题解析解析】选D D。电子是有子是有质量的量的, ,撞撞击氢原子原子时发生生弹性碰性碰撞。由于撞。由于电子和子和氢原子原子质量不同量不同, ,故故电子不能把子不能把13.6eV13.6eV的能量的能量完全完全传递给氢原子原子, ,因此不能使因此不能使氢原子完全原子完全电离离, ,而光子的能量而光子的能量可以完全被可以完全被氢原子吸收原子吸收, ,故故D D对。29ppt精选【典典题4 4】(1)(2011(1)(2011江江苏高考高考) )按照玻按照玻尔原子理原子理论, ,氢原子中原子中的的电子离原子核越子离原子核越远, ,氢原子的能量原子的能量(
26、 (选填填“越大越大”或或“越小越小”) )。已知。已知氢原子的基原子的基态能量能量为E E1 1(E(E1 10),0),电子子质量量为m,m,基基态氢原子中的原子中的电子吸收一子吸收一频率率为的光子被的光子被电离后离后, ,电子速子速度大小度大小为( (普朗克常量普朗克常量为h)h)。(2)(2)氢原子在基原子在基态时轨道半径道半径r r1 1=0.5310=0.5310-10-10m,m,能量能量E E1 1=-13.6eV,=-13.6eV,求求氢原子原子处于基于基态时：电子的子的动能能; ;原子的原子的电势能能; ;用波用波长是多少的光照射可使其是多少的光照射可使其电离离? ?30p
27、pt精选【典典题解析解析】(1)(1)氢原子中的原子中的电子离原子核越子离原子核越远，则量子数量子数n n越越大，由大，由氢原子的能原子的能级公式公式E En n= (E= (E1 10)2n2的某一能的某一能级跃迁到迁到n=2n=2的的能能级, ,辐射出能量射出能量为2.55eV2.55eV的光子。的光子。问：(1)(1)最少要最少要给基基态的的氢原子提供多少原子提供多少电子伏特的能子伏特的能量量, ,才能使它才能使它辐射出上述能量的光子射出上述能量的光子? ?(2)(2)请在在图中画出中画出获得得该能量后的能量后的氢原子可能的原子可能的辐射射跃迁迁图。35ppt精选【解析解析】(1)(1)
28、氢原子从原子从n2n2的某一能的某一能级跃迁到迁到n=2n=2的能的能级, ,辐射光射光子的子的频率率应满足足h=Eh=En n-E-E2 2=2.55eV=2.55eVE En n=h+E=h+E2 2=-0.85eV,=-0.85eV,所以所以n=4n=4基基态氢原子要原子要跃迁到迁到n=4n=4的能的能级, ,应提供的能量：提供的能量：E=EE=E4 4-E-E1 1=12.75eV=12.75eV。36ppt精选(2)(2)辐射射跃迁迁图如如图所示。所示。答案：答案：(1)12.75eV(1)12.75eV(2)(2)见解析解析图37ppt精选【学科素养升学科素养升华】与能与能级有关的
29、能量有关的能量问题的解的解题步步骤(1)(1)分析已知量分析已知量, ,根据根据库仑力提供核外力提供核外电子做子做圆周运周运动的向心力的向心力列列圆周运周运动动力学方程。力学方程。(2)(2)根据根据处于某定于某定态原子的能量等于原子的能量等于电子子动能与能与电子子电势能之能之和列方程和列方程, ,求求电势能。能。(3)(3)原子原子发生能生能级跃迁迁时能量与吸收或放出光子能量与吸收或放出光子( (或或实物粒子物粒子) )的能量相等的能量相等, ,可列方程求光子的可列方程求光子的频率或相关物理量。率或相关物理量。38ppt精选感谢亲观看此幻灯片，此课件部分内容来源于网络，感谢亲观看此幻灯片，此课件部分内容来源于网络，如有侵权请及时联系我们删除，谢谢配合！如有侵权请及时联系我们删除，谢谢配合！
