高中物理 第三章 原子結(jié)構(gòu)之謎 3.4 原子的能級(jí)結(jié)構(gòu)教案 粵教版選修35

3.4 原子的能級(jí)結(jié)構(gòu)課堂互動(dòng)三點(diǎn)剖析一、原子的能級(jí)和能級(jí)躍遷1.我們把原子內(nèi)部不連續(xù)的能量稱(chēng)為原子的能級(jí).2.躍遷是原子的電子從一個(gè)軌道躍遷到另一個(gè)軌道，即不能脫離原子核的束縛，所以在躍遷的過(guò)程中，原子放出或吸收的能量必須是量子化的.如當(dāng)電子從n軌道躍遷到m軌道時(shí)，其能量變化必須是E=，當(dāng)mn時(shí)，E0，原子要吸收能量，當(dāng)mn時(shí)，E0，原子要釋放能量.3.電離是將原子的電子拉出來(lái)，使之成為自由電子，只要是電離能大于一定值就可以，沒(méi)有量子化要求，若有多余的能量，則以電子動(dòng)能的形式存在.如將在m軌道的電子電離出來(lái)，原子吸收的能量E只要滿足E就可以了.二、氫原子的能級(jí) 丹麥物理學(xué)家玻爾提出了能級(jí)的理論，他認(rèn)為氫原子的能級(jí)滿足En=,n=1,2,3，式中R為里德伯常數(shù)，h為普朗克常量，c為光速，n為正整數(shù)，或En=,n=1,2,3，.其中E1=-13.6 eV. 根據(jù)玻爾理論，當(dāng)氫原子從高能級(jí)躍遷到低能級(jí)時(shí)以光子的形式放出能量.原子在始、末兩個(gè)能級(jí)Em和En（mn）間躍遷時(shí)，輻射光子的能量等于前后兩個(gè)能級(jí)之差（h=Em-En），由于原子的能級(jí)不連續(xù)，所以輻射的光子的能量也不連續(xù)，因此產(chǎn)生的光譜是分立的線狀光譜.（如圖3-4-1） 同樣原子也只能吸收一些特定頻率的光子，但是，當(dāng)光子能量足夠大時(shí)，如光子能量E13.6 eV時(shí)，則氫原子仍能吸收此光子并發(fā)生電離.圖3-4-1 當(dāng)電子從一激發(fā)態(tài)向任意低一級(jí)激發(fā)態(tài)躍遷時(shí)放出光子；當(dāng)電子從一低能級(jí)向高能級(jí)躍遷時(shí)吸收光子.各個(gè)擊破【例1】 玻爾在他提出的原子模型中所做的假設(shè)有（ ）A.原子處在具有一定能量的定態(tài)中，雖然電子做變速運(yùn)動(dòng)，但不向外輻射能量B.原子的不同能量狀態(tài)與電子沿不同的圓軌道繞核運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng)，而電子的可能軌道的分布是不連續(xù)的C.電子從一個(gè)軌道躍遷到另一個(gè)軌道時(shí)，輻射（或吸收）一定頻率的光子D.電子躍遷時(shí)輻射的光子的頻率等于電子繞核做圓周運(yùn)動(dòng)的頻率解析：A、B、C三項(xiàng)都是玻爾提出來(lái)的假設(shè).其核心是原子定態(tài)概念的引入與能級(jí)躍遷學(xué)說(shuō)的提出，也就是“量子化”的概念.原子的不同能量狀態(tài)與電子繞核運(yùn)動(dòng)時(shí)不同的圓軌道相對(duì)應(yīng)，是經(jīng)典理論與量子化概念的結(jié)合.答案：ABC類(lèi)題演練1氫原子從處于n=a的激發(fā)態(tài)自發(fā)地直接躍遷到n=b的激發(fā)態(tài)，已知ab，在此過(guò)程中（ ）A.原子要發(fā)出一系列頻率的光子 B.原子要吸收一系列頻率的光子C.原子要發(fā)出某一頻率的光子 D.原子要吸收某一頻率的光子解析：氫原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷，而且直接躍遷，故原子要發(fā)出某一頻率的光子，故僅C項(xiàng)正確.答案：C【例2】 試計(jì)算處于基態(tài)的氫原子吸收波長(zhǎng)為多少的光子，電子可以躍遷到n=2軌道上.解析：氫原子基態(tài)對(duì)應(yīng)的能量E1=-13.6 eV,電子在n=2軌道上時(shí)，氫原子的能量為E2=E1/22=-3.4 eV.氫原子核外電子從第一軌道躍遷到第二軌道需要的能量：E=E2-E1=10.2 eV=1.63210-18 J由玻爾氫原子理論有：h=E,又=c/,所以=E=m=1.2210-7 m.答案：1.2210-7 m類(lèi)題演練2有一群氫原子處于n=4的能級(jí)上，已知?dú)湓拥幕鶓B(tài)能量E1=-13.6 eV,普朗克常量h=6.6310-34 Js,求（1）這群氫原子的光譜共有幾條譜線？（2）這群氫原子發(fā)出的光子的最大頻率是多少？解析：（1）這群氫原子的能級(jí)如圖3-4-2所示，由圖可以判斷，這群氫原子可能發(fā)生的躍遷共有6種，所以它們的譜線共有6條.(2)頻率最大的光子能量最大，對(duì)應(yīng)的躍遷能級(jí)差也最大，即從n=4躍遷到n=1發(fā)出的光子能量最大，根據(jù)玻爾第二假設(shè)，發(fā)出光子的能量：h=-E1()代入數(shù)據(jù)，解得：=3.11015 Hz.答案：(1)6 (2)3.11015 Hz變式提升按照玻爾理論，氯原子處在量子數(shù)為n=2和n=3的定態(tài)時(shí)，其相應(yīng)的原子能量的絕對(duì)值之比|E2|E3|=_.解析：根據(jù)玻爾理論，氫原子的定態(tài)能量為En=E1/n2,所以|E2|E3|=|=94.答案：946EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375