2018-2019学年粤教版物理选修3-5课件:第3.4原子的能级结构.docx
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1、第四节原子的能级结构学习目标1 了解能级、基态和激发态的概念.2 理解原子发射和吸收光子的能量与能级差的关系.3.能用玻尔原子理论简单解释氢原子光谱.4 知道氢原子的能级图.重点难点重点:玻尔原子理论的基本假设. 难点:玻尔理论对氢原子光谱的解释.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 跃迁公式加=EmZEll.Eq耳分别为原手唳迁前后的能级,卩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.二、氢原子的能级1. 氢原子的能级公式:E”=二市,“=1,2,3式中人为里德伯常量/为普扁克常量,c为光速,为能量
2、量子数.2. 基态和激发态:基态:原子的最低能级对应的状态,氢原子基态的能量£i-13.6 eV.激发态:比基态能级高的能级对应的状态.3对氢原子光谱成因分析(1) 原子处于激发态不稳定,会白发地向低能级态跃迁.跃迁时释 放出来的能量以光子的形式辐射岀去,形成光谱.(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丕连续的谱线.(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:“23的能级跃迁到巾=2的能级形成巴耳末系:三4的能级跃迁到 斤=3的能级形成帕邪系等.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:
3、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 7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.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岀的)(1) 基态:在正常状态下,原子处于最低能级,这时电子在离核最近 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
4、都叫激发态.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 道半径届(斤=1,2,3),式中厂代表第一条(即离核最近的河能轨道的 半径,G代表第条可能轨道的半径.例如:氢原子的电子绕核运动时,其最小半径是0.53 X IO。m,不可再小, 电子还可能在半径是2.12X 10-1。m、4.77X1O-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.3第三条假设跃迁假设原子从一种定态(设能量为乞)跃迁到另一种定态(设能量为EQ时, 它辐射(或吸收)一定频率的光子,光子的
5、能量由这两种定态的能量 差决定,即hv=Em-En,个式子称为频率条件公式,也叫辐射条件公 式力为普郎克常量,卩为光子的频率.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发專;辽e”E”、低能级可见,电子如果从一个轨道到另一 个轨道漉減磁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.【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
6、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,才辐射或吸收能量,所以B、C错 误,D正确.答案:AD(多选)玻尔在他提岀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
7、率等于电子绕核做圆周运动的频率答条: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地就是“量子化”概念;原子的不同能量状态 与电子绕核运动不同的轨道相对应,是经典理论与量子化概念的结合.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d表示,各激发 态的能量分别用民、艮表示.3.氢原子的能级对氢原子而言,核外的一个电子绕核运行时,若半径不同,则对应
8、着的原子能量也不同,若使原子电离,外界必须对原子做功,使电子 摆脱它与原子核之间的库仑力的束缚,所以原子电离后的能量比原 子其他状态的能量都高我们把原子电离后的能量记为0,即选取电 子处于无穷远处吋氢原子的能量为零,则其他状态下的能量值就是 负的.原子各能级的关系为&=乌(=1,2,3)对于氢原子而言,基态能量d = 136eV;其他各激发态的能量为£2=-3.4eV£*3二151 eV;4 氢原子的能级图氢原子的能级图如图所示.n0054 3 2£/eV t 0 三-054 -0.85 一-1.51-3.41 “卄*;-13.65对氢原子光谱的巴耳末系的
9、解释及推测按照玻尔原子理论,氢原子的电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低 的轨道2时,辐射出的光子能量应为hv=En-E2.根据氢原子的能级公式E产黑可得&2=算由此可得加=E 1 (士 一古).由于c=/l%所以上式可写作扌=把这个式子与前面的巴耳末公式相比较,可以看岀它们的形式是 完全一样的,并且g第计算出令的值为1.097X1()717,与前面给 出的人的实验值符合得很好这就是说,根据玻尔理论,不但可以推导 出表示氢原子光谱的规律性的公式,而且还可以从理论上来计算里 德伯常量的值.由此可知,氢原子光谱的巴耳末系是电子从“=3,4,5,6等能级跃迁 到 =2的能级时辐射出来的.玻尔理
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- 2018 2019 学年 粤教版 物理 选修 课件 3.4 原子 能级 结构
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