【金牌學(xué)案】2012高中物理 第三章 第四節(jié) 原子的能級(jí)結(jié)構(gòu)課件 粵教版選修3-5

第四節(jié)原子的能級(jí)結(jié)構(gòu) 知 識(shí) 點(diǎn) 1 能 級(jí) 結(jié) 構(gòu) 猜 想1定 態(tài) 假 設(shè) ：原子光譜是不連續(xù)的，猜想原子內(nèi)部的能量是不連續(xù)的，我們把原子內(nèi)部不連續(xù)的能量稱為原子的能級(jí)，_玻爾提出了在這些狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的，電子雖然做加速運(yùn)動(dòng)，但并不向外輻射能量，這些狀態(tài)叫定態(tài)原子從一個(gè)能級(jí)變化到另一能級(jí)的過程叫做躍遷 2軌 道 量 子 化 假 設(shè) ：原子的不同能量狀態(tài)對應(yīng)電子的不同運(yùn)行軌道，由于原子能量狀態(tài)的不連續(xù)，因此電子的可能軌道也是不連續(xù)的3能 量 量 子 化 假 設(shè) 及 躍 遷 原 理 ：原子從一個(gè)能量為 Em 的定態(tài)躍遷到另一能量為 En 的定態(tài)時(shí)，它輻射或吸收一定頻率為的光子，光子的能量由兩種定態(tài)的能量差決定：_.hEmEn 知 識(shí) 點(diǎn) 2 玻 爾 理 論 對 氫 原 子 光 譜 的 解 釋1基 態(tài) 和 激 發(fā) 態(tài)(1)基態(tài)：在正常狀態(tài)下，原子處于_，這時(shí)電子在離核最近的軌道上運(yùn)動(dòng)，這種定態(tài)，叫基態(tài)(2)激發(fā)態(tài)：原子處于_時(shí)，電子在離核較遠(yuǎn)的軌道上運(yùn)動(dòng)，這種定態(tài)，叫激發(fā)態(tài)2原 子 發(fā) 光原子從基態(tài)向激發(fā)態(tài)躍遷的過程是吸收能量的過程原子從較高的激發(fā)態(tài)向較低的激發(fā)態(tài)或基態(tài)躍遷的過程，是輻射能量的過程，這個(gè)能量以光子的形式輻射出去，吸收或輻射的能量恰等于發(fā)生躍遷的兩能級(jí)能量之差最低能級(jí)較高能級(jí) 知 識(shí) 點(diǎn) 3 盧 瑟 福 模 型 與 經(jīng) 典 電 磁 理 論 的 矛 盾按照經(jīng)典物理學(xué)的理論，如果帶電粒子做變速運(yùn)動(dòng)，包括振動(dòng)和圓周運(yùn)動(dòng)，粒子一定以電磁波的形式向外輻射能量，輻射的頻率等于振動(dòng)或圓周運(yùn)動(dòng)的頻率，而這種理論在解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象時(shí)遇到了矛盾 1原 子 的 穩(wěn) 定 性電子繞核旋轉(zhuǎn)，做的是一種變加速運(yùn)動(dòng)，按照經(jīng)典物理學(xué)的理論，就要向外輻射電磁波，由于能量不斷向外輻射，就會(huì)使得電子繞核運(yùn)動(dòng)的軌道半徑不斷減小，這樣電子就會(huì)沿著螺旋線落在原子核上，因而原子將是不穩(wěn)定的，但事實(shí)上原子通常是穩(wěn)定的 2原 子 光 譜 是 線 狀 譜按照經(jīng)典電磁理論，電子繞核運(yùn)動(dòng)時(shí)輻射的電磁波頻率也將隨著圓周運(yùn)動(dòng)頻率的增大而不斷增大，這樣大量原子發(fā)光時(shí)，所發(fā)射的光應(yīng)包含各種頻率的光，而不應(yīng)是單一頻率的光，但實(shí)際上原子光譜是線狀譜，即所發(fā)出的光的頻率是不連續(xù)的為解決以上矛盾，丹麥青年物理學(xué)家玻爾在前人學(xué)說的基礎(chǔ)上，把普朗克的量子理論應(yīng)用于原子系統(tǒng)中，提出了新的原子理論玻爾原子理論 【 例 題 】氫原子的核外電子從距核較近的軌道躍遷到距核較遠(yuǎn)的軌道過程中( )A原子要吸收光子，電子的動(dòng)能增大，原子的電勢能增大B原子要放出光子，電子的動(dòng)能減小，原子的電勢能減小C原子要吸收光子，電子的動(dòng)能增大，原子的電勢能減小D原子要吸收光子，電子的動(dòng)能減小，原子的電勢能增大 根 據(jù) 庫 侖 力 做 功 的 正 負(fù) 庫 侖 力 做 正 功 (電 子 從 離 核 較 遠(yuǎn)的 軌 道 被“吸 ” 到 離 核 較 近 的 軌 道 )， 電 勢 能 減 小 ； 庫 侖 力 做 負(fù)功 ( 電 子 從 離 核 較 近 的 軌 道 克 服 庫 侖 力 運(yùn) 動(dòng) 到 離 核 較 遠(yuǎn) 的 軌道 )， 電 勢 能 增 加 根 據(jù) 各 能 級(jí) 能 量 的 關(guān) 系 電 子 在 離 核 不 同 距 離 的 軌 道 上運(yùn) 動(dòng) 時(shí) ， 整 個(gè) 原 子 系 統(tǒng) 的 總 能 量 等 于 電 子 繞 核 運(yùn) 動(dòng) 的 動(dòng) 能 和 系統(tǒng) 的 電 勢 能 之 和 ， 即 En Ekn Epn， 離 核 越 遠(yuǎn) 時(shí) (即 量 子 數(shù) n 越大 )， 原 子 系 統(tǒng) 的 總 能 量 E n 越 大 ， 而 電 子 的 動(dòng) 能 Ekn 越 小 ， 可 見 ，系 統(tǒng) 的 電 勢 能 Epn 一 定 越 大 所 以 ， 本 題 正 確 答 案 是 D.答 案 ： D 1圖 341 是氫原子第 1、2、3 能級(jí)的示意圖處于基態(tài)的氫原子吸收了一個(gè)光子 a 后，從基態(tài)躍遷到第 3 能級(jí)然后該氫原子自發(fā)地放出一個(gè)光子 b 后，由第 3 能級(jí)躍遷到第 2能級(jí)；接著又自發(fā)地放出一個(gè)光子 c 后，由第 2 能級(jí)躍遷到第1 能級(jí).設(shè) a、b、c 三個(gè)光子的頻率依次為1、2、3,波長依)次為1、2、3，下列說法中正確的是 (圖 341 Aa、b、c 三個(gè)光子都是可見光光子B123C123D123解 析 ： 只 有 b是 可 見 光 ， 三 個(gè) 光 子 的 能 量 顯 然 滿 足 h1 h2 h3， 正 確 答 案 應(yīng) 為 B.答 案 ： B 題 型 1 氫 原 子 躍 遷 過 程 中 能 量 變 化 問 題【 例 題 】 (雙 選 )氫原子輻射一個(gè)光子后，根據(jù)玻爾理論，以下說法正確的是( )A電子的動(dòng)能減少，電勢能增大B電子的動(dòng)能增大，電勢能減少C電子繞核旋轉(zhuǎn)的半徑減少，周期變小D電子繞核旋轉(zhuǎn)的半徑減小，周期變大 答 案 ： BC 1(雙 選 )處于基態(tài)的氫原子吸收一個(gè)光子后( )CDA電子繞核軌道半徑減小B電子動(dòng)能增大C氫原子的電勢能增大D氫原子的總能量增加解 析 ： 吸 收 光 子 ， 總 能 量 增 加 ， 原 子 由 低 能 級(jí) 向 高 能 級(jí) 躍遷 ， 軌 道 半 徑 增 大 ， 動(dòng) 能 減 小 ， 電 勢 能 增 大 題 型 2 躍 遷 與 光 譜 線【 例 題 】一個(gè)氫原子的電子從半徑為 ra的軌道，自發(fā)地直接躍遷到一半徑為 rb的軌道，已知 rarb，在此過程中( )A原子發(fā)出一系列頻率的光子DB原子要吸收一系列頻率的光子C原子要吸收某一頻率的光子D原子要發(fā)出某一頻率的光子解 析 ： 因 為 是 從 高 能 級(jí) 向 低 能 級(jí) 躍 遷 ， 所 以 應(yīng) 放 出 光 子 ，題 中“直 接 ” 從 一 能 級(jí) 躍 遷 到 另 一 能 級(jí) ， 只 對 應(yīng) 某 一 能 級(jí) 差 ，故 只 能 發(fā) 出 某 一 頻 率 的 光 子 2(2011 年 深 圳 一 模 )已知金屬鉀的逸出功為 2.22 eV，氫原子的能級(jí)如圖 342 所示，一群處在 n3 能級(jí)的氫原子向低)能級(jí)躍遷時(shí)，能夠從金屬鉀的表面打出光電子的光波共有(圖 342A一種B兩種C三種D四種B