高中物理 3.4 原子的能級(jí)結(jié)構(gòu)課件 粵教版選修3-5.ppt

高中物理 選修3 5 粵教版 第四節(jié)原子的能級(jí)結(jié)構(gòu) 目標(biāo)定位 1 了解能級(jí) 躍遷 能量量子化以及基態(tài) 激發(fā)態(tài)等概念 2 了解能級(jí)躍遷伴隨著能量變化 知道能級(jí)躍遷過(guò)程中吸收或放出光子 3 能通過(guò)能級(jí)躍遷解釋巴耳末系 一 能級(jí)結(jié)構(gòu)猜想1 由氫原子光譜是分立的 我們猜想原子內(nèi)部的能量也是 的 2 原子內(nèi)部不連續(xù)的能量稱(chēng)為原子的 原子從一個(gè)能級(jí)變化到另一個(gè)能級(jí)的過(guò)程叫做 3 能級(jí)躍遷中的能量關(guān)系 由此可知原子在躍遷前 后的能級(jí)分別為Em和En 若原子由高能級(jí)向低能級(jí)躍遷 這個(gè)過(guò)程中 光子 若原子由低能級(jí)向高能級(jí)躍遷 這個(gè)過(guò)程需吸收特定頻率的 或通過(guò)其他途徑獲得 不連續(xù) 能級(jí) h Em En 輻射 光子 能量 躍遷 二 氫原子的能級(jí)2 能級(jí)狀態(tài) 1 基態(tài) 在正常狀態(tài)下氫原子處于 的能級(jí)E1 n 1 這個(gè)最低能級(jí)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)稱(chēng)為基態(tài) 氫原子在基態(tài)的能量為 2 激發(fā)態(tài) 當(dāng)電子受到外界激發(fā)時(shí) 可從基態(tài)躍遷到 的能級(jí)E2 E3 上 這些能級(jí)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)稱(chēng)為激發(fā)態(tài) 量子化的 量子數(shù) 最低 13 6eV 較高 3 躍遷 處于激發(fā)態(tài)的氫原子是不穩(wěn)定的 它會(huì)向較低的能級(jí)躍遷 躍遷時(shí)釋放出來(lái)的能量以光子形式向外輻射 原子輻射出的光子的能量等于兩能級(jí)間的 即h Em En m 2 能量差 三 氫原子的能級(jí)圖和氫光譜線(xiàn)系的形成1 氫原子能級(jí)圖如圖3 4 1所示圖3 4 1 2 氫光譜線(xiàn)系的形成能級(jí)間的躍遷產(chǎn)生不連續(xù)的 從不同能級(jí)躍遷到某一特定能級(jí)就形成一個(gè) 如巴耳末線(xiàn)系是氫原子從n 3 4 5 等能級(jí)躍遷到n 2的能級(jí)時(shí)輻射出的光譜 譜線(xiàn) 線(xiàn)系 一 對(duì)能級(jí)結(jié)構(gòu)的理解1 軌道量子化 1 軌道半徑只能夠是一些不連續(xù)的 某些分立的數(shù)值 2 氫原子的電子最小軌道半徑為r1 0 053nm 其余軌道半徑滿(mǎn)足rn n2r1 式中n稱(chēng)為量子數(shù) 對(duì)應(yīng)不同的軌道 只能取正整數(shù) 2 能量量子化 1 不同軌道對(duì)應(yīng)不同的狀態(tài) 在這些狀態(tài)中 盡管電子做變速運(yùn)動(dòng) 卻不輻射能量 因此這些狀態(tài)是穩(wěn)定的 原子在不同狀態(tài)有不同的能量 所以原子的能量也是量子化的 2 基態(tài) 原子最低的能量狀態(tài)稱(chēng)為基態(tài) 對(duì)應(yīng)的電子在離核最近的軌道上運(yùn)動(dòng) 氫原子基態(tài)能量E1 13 6eV 3 激發(fā)態(tài) 較高的能量狀態(tài)稱(chēng)為激發(fā)態(tài) 對(duì)應(yīng)的電子在離核較遠(yuǎn)的軌道上運(yùn)動(dòng) 3 躍遷 例1 雙選 2014 廣州高二檢測(cè) 按照玻爾原子理論 下列表述正確的是 A 核外電子運(yùn)動(dòng)軌道半徑可取任意值B 氫原子中的電子離原子核越遠(yuǎn) 氫原子的能量越大C 電子躍遷時(shí) 輻射或吸收光子的能量由能級(jí)的能量差決定 即h Em En D 氫原子從激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷的過(guò)程 可能輻射能量 也可能吸收能量答案BC 解析根據(jù)玻爾理論 核外電子運(yùn)動(dòng)的軌道半徑是確定的值 而不是任意值 A錯(cuò)誤 氫原子中的電子離原子核越遠(yuǎn) 能級(jí)越高 能量越大 B正確 由躍遷規(guī)律可知C正確 氫原子從激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷的過(guò)程中 應(yīng)輻射能量 D錯(cuò)誤 針對(duì)訓(xùn)練1 單選 下列與玻爾理論有直接關(guān)系的敘述中 錯(cuò)誤的是 A 電子繞原子核做加速運(yùn)動(dòng) 但并不向外輻射能量 這時(shí)原子的狀態(tài)是穩(wěn)定的B 原子的一系列能量狀態(tài)是不連續(xù)的C 原子從一個(gè)能量狀態(tài)躍遷到另一個(gè)能量狀態(tài)時(shí) 一定要吸收或放出某一頻率的光子D 氫原子由帶正電的原子核和帶負(fù)電的電子組成 電子繞原子核旋轉(zhuǎn)答案D 二 原子能級(jí)和能級(jí)躍遷的理解1 原子從一種能量態(tài)躍遷到另一種能量態(tài)時(shí) 吸收 或放出 能量為h 的光子 h是普朗克常量 這個(gè)光子的能量由前 后兩個(gè)能級(jí)的能量差決定 即h Em En m n 若m n 則輻射光子 若n m 則吸收光子 例2 雙選 2014 山東卷 氫原子能級(jí)如圖3 4 2所示 當(dāng)氫原子從n 3躍遷到n 2的能級(jí)時(shí) 輻射光的波長(zhǎng)為656nm 以下判斷正確的是 A 氫原子從n 2躍遷到n 1的能級(jí)時(shí) 輻射光的波長(zhǎng)大于656nmB 用波長(zhǎng)為325nm的光照射 可使氫原子圖3 4 2從n 1躍遷到n 2的能級(jí)C 一群處于n 3能級(jí)上的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)最多產(chǎn)生3種譜線(xiàn)D 用波長(zhǎng)為633nm的光照射 不能使氫原子從n 2躍遷到n 3的能級(jí) 答案CD 借題發(fā)揮1 一個(gè)氫原子和一群氫原子問(wèn)題 1 如果是一個(gè)氫原子 該氫原子的核外電子在某時(shí)刻只能處在某一個(gè)可能的軌道上 由這一軌道向另一軌道躍遷時(shí)只能有一種光 但可能發(fā)出的光條數(shù)為 n 1 種 3 若知道每條發(fā)光的能量或頻率 可根據(jù)已知情況判定光線(xiàn)所在區(qū)域 2 躍遷與電離問(wèn)題原子躍遷時(shí) 不管是吸收還是輻射光子 其光子的能量都必須等于這兩個(gè)能級(jí)的能量差 若想把處于某一定態(tài)上的原子的電子電離出去 就需要給原子一定的能量 如基態(tài)氫原子電離 其電離能為13 6eV 只要能量等于或大于13 6eV的光子都能被基態(tài)氫原子吸收而電離 只不過(guò)入射光子的能量越大 原子電離后產(chǎn)生的電子具有的動(dòng)能越大 針對(duì)訓(xùn)練2如圖3 4 3所示 氫原子從n 2的某一能級(jí)躍遷到n 2的能級(jí) 輻射出能量為2 55eV的光子 問(wèn)最少要給基態(tài)的氫原子提供多少電子伏特的能量 才能使它輻射上述能量的光子 請(qǐng)?jiān)趫D中畫(huà)出獲得該能量后的氫原子可能的輻射躍遷圖 圖3 4 3 答案12 75eV躍遷圖見(jiàn)解析圖解析氫原子從n 2的某一能級(jí)躍遷到n 2的能級(jí) 滿(mǎn)足 h En E2 2 55eVEn h E2 0 85eV所以n 4基態(tài)氫原子要躍遷到n 4的能級(jí) 應(yīng)提供 E E4 E1 12 75eV 躍遷圖如圖所示