原子的能級(jí)結(jié)構(gòu)解析課件

第四節(jié)原子的能級(jí)結(jié)構(gòu)第四節(jié)原子的能級(jí)結(jié)構(gòu)1問(wèn)題:原子光譜是一些分立的譜線,為什么會(huì)這樣?一,能級(jí)結(jié)構(gòu)猜想與玻爾理論1.氫原子發(fā)光,其能量減少,原子從一個(gè)狀態(tài)變化到另一個(gè)狀態(tài).如果能量是連續(xù)減少的,其發(fā)射光譜應(yīng)當(dāng)是連續(xù)光譜.但氫原子光譜是明線光譜.表明原子內(nèi)部的能量狀態(tài)是不連續(xù)的.2.能級(jí)與躍遷:原子內(nèi)部不連續(xù)的能量狀態(tài)稱(chēng)為能級(jí).原子從一個(gè)能級(jí)變化到另一個(gè)能級(jí)的過(guò)程叫做躍遷.問(wèn)題:原子光譜是一些分立的譜線,為什么會(huì)這樣?一,能級(jí)結(jié)構(gòu)猜23.原子從高能級(jí)躍遷到低能級(jí),發(fā)射光子.原子吸收特定頻率的光子或通過(guò)其它途徑獲得能量從低能級(jí)躍遷到高能級(jí).3.原子從高能級(jí)躍遷到低能級(jí),發(fā)射光子.34.玻爾原子能級(jí)結(jié)構(gòu)假設(shè):1)原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài),在這些狀態(tài)中能量是穩(wěn)定的,這些狀態(tài)叫做定態(tài).4321E4E3E2E1定態(tài)假設(shè)4.玻爾原子能級(jí)結(jié)構(gòu)假設(shè):43242)原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài),輻射或吸收一定頻率的光子躍遷假設(shè)4321E4E3E2E1躍遷公式：2)原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài),躍遷假設(shè)43253)原子的不同能量狀態(tài)對(duì)應(yīng)于電子不同的軌道,由于原子的能量狀態(tài)是不連續(xù)的,電子可能的軌道也是不連續(xù)的.軌道假設(shè)4321hν=E初–E未rn=n2r1En=能級(jí)公式3)原子的不同能量狀態(tài)對(duì)應(yīng)于電子不同的軌軌道假設(shè)46二.氫原子的能級(jí):1.氫原子可能的軌道:在各軌道上對(duì)應(yīng)的能級(jí)(包括電子的動(dòng)能和電勢(shì)能的總和)二.氫原子的能級(jí):1.氫原子可能的軌道:在各軌道上對(duì)應(yīng)的能級(jí)7（1）動(dòng)能跟n的關(guān)系由得（2）速度跟n的關(guān)系（3）周期跟n的關(guān)系以上關(guān)系式跟衛(wèi)星繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的情況相似。2.對(duì)氫原子的任何能級(jí)而言,電勢(shì)能的絕對(duì)值等于電子動(dòng)能值的2倍,因此電子繞核運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能恰好等于能級(jí)的絕對(duì)值.（1）動(dòng)能跟n的關(guān)系由得（2）速度跟n的關(guān)系（3）周期83.基態(tài)與激發(fā)態(tài):1)基態(tài):正常狀態(tài)下,原子處于最低能級(jí),這時(shí)原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):電子受到激發(fā),從基態(tài)躍遷到較高的能量狀態(tài),在離核較遠(yuǎn)的軌道上運(yùn)動(dòng),這些定態(tài),叫激發(fā)態(tài).3.基態(tài)與激發(fā)態(tài):1)基態(tài):正常狀態(tài)下,9但電離的情況不受此限制.只要大于或等于某一定態(tài)的電離能,入射光子的能量都能被該定態(tài)的原子所吸收而發(fā)生電離.但電離的情況不受此限制.只要大于或等于10由于實(shí)物粒子的動(dòng)能可全部或部分地為原子所吸收,只要入射粒子的動(dòng)能大于或等于原子某兩定態(tài)能量之差,也可以使原子受激發(fā)向較高能級(jí)躍遷.5.能級(jí)的間隔是不同的.能級(jí)越高,相鄰能級(jí)的能級(jí)差越小.6.大量處于n定態(tài)的原子,自發(fā)輻射產(chǎn)生的光譜線的條數(shù)為由于實(shí)物粒子的動(dòng)能可全部或部分地為原5.能級(jí)的間隔是不同的.11氫原子譜線示意圖氫原子譜線示意圖122.氫原子的能級(jí)圖（演示）－－－－－－－－－－－－－－－－－１２３４５-13.6-3.4-1.51-0.85-0.540eVnE/eV∞基態(tài)激發(fā)態(tài)二.玻爾理論對(duì)氫光譜的解釋賴曼系巴耳末系帕邢系布喇開(kāi)系普豐德系2.氫原子的能級(jí)圖（演示）－－－－－－－－－－－－－－－－－13n=6n=5n=4n=1n=3n=2（巴爾末系）二.玻爾理論對(duì)氫原子發(fā)射光譜的解釋HδHγHβHαn=6n=5n=4n=1n=3n=2（巴爾末系）二.玻爾理論14二.玻爾理論對(duì)氫原子吸收光譜的解釋HδHγHβHαn=6n=5n=4n=1n=3n=2巴爾末系氫吸收光譜二.玻爾理論對(duì)氫原子吸收光譜的解釋HδHγHβHαn=6n=15玻爾理論能夠十分圓滿地解釋氫光譜并且預(yù)言了氫原子輻射電磁波譜的問(wèn)題，但是也有它的局限性．在解決核外電子的運(yùn)動(dòng)時(shí)成功引入了量子化的觀念同時(shí)又應(yīng)用了“粒子、軌道”等經(jīng)典概念和有關(guān)牛頓力學(xué)規(guī)律除了氫原子光譜外，在解決其他問(wèn)題上遇到了很大的困難．三.玻爾模型的局限性氦原子光譜牛頓力學(xué)只適用于低速運(yùn)動(dòng)（相對(duì)于光速）的宏觀物體，對(duì)于微觀粒子的運(yùn)動(dòng)，牛頓力學(xué)不適用了。玻爾理論能夠十分圓滿地解釋氫光譜并且預(yù)言了氫原子輻射電磁波譜16例1.氫原子的基態(tài)能量為E1，圖中的四個(gè)能級(jí)圖，正確代表氫原子能級(jí)的是()C例1.氫原子的基態(tài)能量為E1，圖中的四個(gè)能C17例2.下面關(guān)于玻爾理論的解釋中，不正確的說(shuō)法是（）A、原子只能處于一系列不連續(xù)的狀態(tài)中，每個(gè)狀態(tài)都對(duì)應(yīng)一定的能量B、原子中，雖然核外電子不斷做加速運(yùn)動(dòng)，但只要能量狀態(tài)不改變，就不會(huì)向外輻射能量C、原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時(shí)，一定要輻射一定頻率的光子D、原子的每一個(gè)能量狀態(tài)都對(duì)應(yīng)一個(gè)電子軌道，并且這些軌道是不連續(xù)的C例2.下面關(guān)于玻爾理論的解釋中，不正確的說(shuō)法是（18例3.用光子能量為E的單色光照射容器中處于基態(tài)的氫原子。停止照射后，發(fā)現(xiàn)該容器內(nèi)的氫能夠釋放出三種不同頻率的光子，它們的頻率由低到高依次為ν1、ν2、ν3，由此可知，開(kāi)始用來(lái)照射容器的單色光的光子能量可以表示為A.

hν1；

B.

hν3；

C.

h(ν1+ν2)；

D.

h(ν1+ν2+ν3)答案：BC例3.用光子能量為E的單色光照射容器中處于基態(tài)的氫原子。停止192008年高考物理廣東卷6例4.有關(guān)氫原子光譜的說(shuō)法正確的是（）A．氫原子的發(fā)射光譜是連續(xù)譜B．氫原子光譜說(shuō)明氫原子只能發(fā)出特定頻率的光C．氫原子光譜說(shuō)明氫原子能級(jí)是分立的D．氫原子光譜的頻率與氫原子能級(jí)的能量差無(wú)關(guān)BC2008年高考物理廣東卷6例4.有關(guān)氫原子光譜的說(shuō)法正確的202008年高考理綜山東卷38(1)例6.在氫原子光譜中，電子從較高能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)發(fā)出的譜線屬于巴耳末線系．若一群氫原子自發(fā)躍過(guò)時(shí)發(fā)出的譜線中只有2條屬于巴耳末線系，則這群氫原子自發(fā)躍遷時(shí)最多可發(fā)生

條不同頻率的譜線．62008年高考理綜山東卷38(1)例6.在氫原子光譜中，電21例7.大量氫原子處于n＝4的激發(fā)態(tài)，當(dāng)它們向各較低能級(jí)躍遷時(shí)，對(duì)于多種可能的躍遷，下面說(shuō)法中正確的是（）A．最多只能放出4種不同頻率的光子B．從n＝4能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)放出的光子波長(zhǎng)最長(zhǎng)C．從n＝4能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)放出的光子頻率最大D．從n＝4能級(jí)躍遷到n＝3能級(jí)放出的光子波長(zhǎng)等于從n＝2能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)放出的光子波長(zhǎng)C例7.大量氫原子處于n＝4的激發(fā)態(tài)，當(dāng)它們向各較低能級(jí)躍遷時(shí)2208年深一模例8.如圖所示為氫原子的能級(jí)圖，現(xiàn)讓一束單色光照射到大量處于基態(tài)（量子數(shù)n=1）的氫原子上，受激的氫原子能自發(fā)地發(fā)出3種不同頻率的光，則照射氫原子的單色光的光子能量為()A．13.6eVB．3.4eVC．10.2eVD．12.09eVn∞2341E（eV）－3.4－1.51－0.850-13.6D08年深一模例8.如圖所示為氫原子的能級(jí)圖，現(xiàn)讓一束單色光照23例9.欲使處于基態(tài)的氫原子受激發(fā),下列措施可行的是()A.用10.2eV光子照射。B.用11eV光子照射。C.用14eV的光子照射。D.用11eV的電子碰撞。ACD例9.欲使處于基態(tài)的氫原子受激發(fā),下列措施ACD24例10.氫原子中核外電子從第三能級(jí)躍遷到第二能級(jí)時(shí)，輻射出的光照射在某種金屬上恰能使其產(chǎn)生光電效應(yīng)，那么處于第四能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)輻射的各種頻率的光中能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)的應(yīng)該有…()A．3種B．5種C．4種D．6種B例10.氫原子中核外電子從第三能級(jí)躍遷到B25例11.處于基態(tài)的一群氫原子受某種單色光照射時(shí)，只能發(fā)射甲、乙、丙三種單色光，其中甲光的波長(zhǎng)最短而丙光的波長(zhǎng)最長(zhǎng)．則甲、丙這兩種單色光的光子能量之比E甲：E丙等于……()A．3：2B．6：1C．32：5D．9：4C例11.處于基態(tài)的一群氫原子受某種單色光C26例12.大量氫原子處于n＝5的激發(fā)態(tài)，它們自發(fā)地躍遷到低能級(jí)，在多種可能的躍遷中，設(shè)從n＝5直接躍遷到n＝2和從n＝5躍遷到n＝1中放出光子的能量分別為E1和E2，則下面說(shuō)法正確的是：()A．從n＝5躍遷可能放出8種不同頻率的光子B．在n＝1的軌道，電子動(dòng)能最大C．在n＝1的軌道，電子的動(dòng)能和勢(shì)能總和最大D．E1＜E2BD例12.大量氫原子處于n＝5的激發(fā)態(tài)，它們自發(fā)地躍遷到低能級(jí)27例13.有兩個(gè)質(zhì)量為m的均處于基態(tài)的氫原子A、B，A靜止，B以速度v0與之發(fā)生碰撞.己知：碰撞前后二者的速度均在一條直線上，碰撞過(guò)程中部分動(dòng)能有可能被某一氫原子吸收。從而該原子由基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，然后，此原子向低能級(jí)態(tài)躍遷，并發(fā)出光子．如欲碰后發(fā)出一個(gè)光子，則速度v0至少需要多大？己知?dú)湓拥幕鶓B(tài)能量為E1(E1<0)。例13.有兩個(gè)質(zhì)量為m的均處于基態(tài)的氫原子A、B，A靜止，B28解：解：29第四節(jié)原子的能級(jí)結(jié)構(gòu)第四節(jié)原子的能級(jí)結(jié)構(gòu)30問(wèn)題:原子光譜是一些分立的譜線,為什么會(huì)這樣?一,能級(jí)結(jié)構(gòu)猜想與玻爾理論1.氫原子發(fā)光,其能量減少,原子從一個(gè)狀態(tài)變化到另一個(gè)狀態(tài).如果能量是連續(xù)減少的,其發(fā)射光譜應(yīng)當(dāng)是連續(xù)光譜.但氫原子光譜是明線光譜.表明原子內(nèi)部的能量狀態(tài)是不連續(xù)的.2.能級(jí)與躍遷:原子內(nèi)部不連續(xù)的能量狀態(tài)稱(chēng)為能級(jí).原子從一個(gè)能級(jí)變化到另一個(gè)能級(jí)的過(guò)程叫做躍遷.問(wèn)題:原子光譜是一些分立的譜線,為什么會(huì)這樣?一,能級(jí)結(jié)構(gòu)猜313.原子從高能級(jí)躍遷到低能級(jí),發(fā)射光子.原子吸收特定頻率的光子或通過(guò)其它途徑獲得能量從低能級(jí)躍遷到高能級(jí).3.原子從高能級(jí)躍遷到低能級(jí),發(fā)射光子.324.玻爾原子能級(jí)結(jié)構(gòu)假設(shè):1)原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài),在這些狀態(tài)中能量是穩(wěn)定的,這些狀態(tài)叫做定態(tài).4321E4E3E2E1定態(tài)假設(shè)4.玻爾原子能級(jí)結(jié)構(gòu)假設(shè):432332)原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài),輻射或吸收一定頻率的光子躍遷假設(shè)4321E4E3E2E1躍遷公式：2)原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài),躍遷假設(shè)432343)原子的不同能量狀態(tài)對(duì)應(yīng)于電子不同的軌道,由于原子的能量狀態(tài)是不連續(xù)的,電子可能的軌道也是不連續(xù)的.軌道假設(shè)4321hν=E初–E未rn=n2r1En=能級(jí)公式3)原子的不同能量狀態(tài)對(duì)應(yīng)于電子不同的軌軌道假設(shè)435二.氫原子的能級(jí):1.氫原子可能的軌道:在各軌道上對(duì)應(yīng)的能級(jí)(包括電子的動(dòng)能和電勢(shì)能的總和)二.氫原子的能級(jí):1.氫原子可能的軌道:在各軌道上對(duì)應(yīng)的能級(jí)36（1）動(dòng)能跟n的關(guān)系由得（2）速度跟n的關(guān)系（3）周期跟n的關(guān)系以上關(guān)系式跟衛(wèi)星繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的情況相似。2.對(duì)氫原子的任何能級(jí)而言,電勢(shì)能的絕對(duì)值等于電子動(dòng)能值的2倍,因此電子繞核運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能恰好等于能級(jí)的絕對(duì)值.（1）動(dòng)能跟n的關(guān)系由得（2）速度跟n的關(guān)系（3）周期373.基態(tài)與激發(fā)態(tài):1)基態(tài):正常狀態(tài)下,原子處于最低能級(jí),這時(shí)原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):電子受到激發(fā),從基態(tài)躍遷到較高的能量狀態(tài),在離核較遠(yuǎn)的軌道上運(yùn)動(dòng),這些定態(tài),叫激發(fā)態(tài).3.基態(tài)與激發(fā)態(tài):1)基態(tài):正常狀態(tài)下,38但電離的情況不受此限制.只要大于或等于某一定態(tài)的電離能,入射光子的能量都能被該定態(tài)的原子所吸收而發(fā)生電離.但電離的情況不受此限制.只要大于或等于39由于實(shí)物粒子的動(dòng)能可全部或部分地為原子所吸收,只要入射粒子的動(dòng)能大于或等于原子某兩定態(tài)能量之差,也可以使原子受激發(fā)向較高能級(jí)躍遷.5.能級(jí)的間隔是不同的.能級(jí)越高,相鄰能級(jí)的能級(jí)差越小.6.大量處于n定態(tài)的原子,自發(fā)輻射產(chǎn)生的光譜線的條數(shù)為由于實(shí)物粒子的動(dòng)能可全部或部分地為原5.能級(jí)的間隔是不同的.40氫原子譜線示意圖氫原子譜線示意圖412.氫原子的能級(jí)圖（演示）－－－－－－－－－－－－－－－－－１２３４５-13.6-3.4-1.51-0.85-0.540eVnE/eV∞基態(tài)激發(fā)態(tài)二.玻爾理論對(duì)氫光譜的解釋賴曼系巴耳末系帕邢系布喇開(kāi)系普豐德系2.氫原子的能級(jí)圖（演示）－－－－－－－－－－－－－－－－－42n=6n=5n=4n=1n=3n=2（巴爾末系）二.玻爾理論對(duì)氫原子發(fā)射光譜的解釋HδHγHβHαn=6n=5n=4n=1n=3n=2（巴爾末系）二.玻爾理論43二.玻爾理論對(duì)氫原子吸收光譜的解釋HδHγHβHαn=6n=5n=4n=1n=3n=2巴爾末系氫吸收光譜二.玻爾理論對(duì)氫原子吸收光譜的解釋HδHγHβHαn=6n=44玻爾理論能夠十分圓滿地解釋氫光譜并且預(yù)言了氫原子輻射電磁波譜的問(wèn)題，但是也有它的局限性．在解決核外電子的運(yùn)動(dòng)時(shí)成功引入了量子化的觀念同時(shí)又應(yīng)用了“粒子、軌道”等經(jīng)典概念和有關(guān)牛頓力學(xué)規(guī)律除了氫原子光譜外，在解決其他問(wèn)題上遇到了很大的困難．三.玻爾模型的局限性氦原子光譜牛頓力學(xué)只適用于低速運(yùn)動(dòng)（相對(duì)于光速）的宏觀物體，對(duì)于微觀粒子的運(yùn)動(dòng)，牛頓力學(xué)不適用了。玻爾理論能夠十分圓滿地解釋氫光譜并且預(yù)言了氫原子輻射電磁波譜45例1.氫原子的基態(tài)能量為E1，圖中的四個(gè)能級(jí)圖，正確代表氫原子能級(jí)的是()C例1.氫原子的基態(tài)能量為E1，圖中的四個(gè)能C46例2.下面關(guān)于玻爾理論的解釋中，不正確的說(shuō)法是（）A、原子只能處于一系列不連續(xù)的狀態(tài)中，每個(gè)狀態(tài)都對(duì)應(yīng)一定的能量B、原子中，雖然核外電子不斷做加速運(yùn)動(dòng)，但只要能量狀態(tài)不改變，就不會(huì)向外輻射能量C、原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時(shí)，一定要輻射一定頻率的光子D、原子的每一個(gè)能量狀態(tài)都對(duì)應(yīng)一個(gè)電子軌道，并且這些軌道是不連續(xù)的C例2.下面關(guān)于玻爾理論的解釋中，不正確的說(shuō)法是（47例3.用光子能量為E的單色光照射容器中處于基態(tài)的氫原子。停止照射后，發(fā)現(xiàn)該容器內(nèi)的氫能夠釋放出三種不同頻率的光子，它們的頻率由低到高依次為ν1、ν2、ν3，由此可知，開(kāi)始用來(lái)照射容器的單色光的光子能量可以表示為A.

hν1；

B.

hν3；

C.

h(ν1+ν2)；

D.

h(ν1+ν2+ν3)答案：BC例3.用光子能量為E的單色光照射容器中處于基態(tài)的氫原子。停止482008年高考物理廣東卷6例4.有關(guān)氫原子光譜的說(shuō)法正確的是（）A．氫原子的發(fā)射光譜是連續(xù)譜B．氫原子光譜說(shuō)明氫原子只能發(fā)出特定頻率的光C．氫原子光譜說(shuō)明氫原子能級(jí)是分立的D．氫原子光譜的頻率與氫原子能級(jí)的能量差無(wú)關(guān)BC2008年高考物理廣東卷6例4.有關(guān)氫原子光譜的說(shuō)法正確的492008年高考理綜山東卷38(1)例6.在氫原子光譜中，電子從較高能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)發(fā)出的譜線屬于巴耳末線系．若一群氫原子自發(fā)躍過(guò)時(shí)發(fā)出的譜線中只有2條屬于巴耳末線系，則這群氫原子自發(fā)躍遷時(shí)最多可發(fā)生

條不同頻率的譜線．62008年高考理綜山東卷38(1)例6.在氫原子光譜中，電50例7.大量氫原子處于n＝4的激發(fā)態(tài)，當(dāng)它們向各較低能級(jí)躍遷時(shí)，對(duì)于多種可能的躍遷，下面說(shuō)法中正確的是（）A．最多只能放出4種不同頻率的光子B．從n＝4能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)放出的光子波長(zhǎng)最長(zhǎng)C．從n＝4能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)放出的光子頻率最大D．從n＝4能級(jí)躍遷到n＝3能級(jí)放出的光子波長(zhǎng)等于從n＝2能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)放出的光子波長(zhǎng)C例7.大量氫原子處于n＝4的激發(fā)態(tài)，當(dāng)它們向各較低能級(jí)躍遷時(shí)5108年深一模例8.如圖所示為氫原子的能級(jí)圖，現(xiàn)讓一束單色光照射到大量處于基態(tài)（量子數(shù)n=1）的氫原子上，受激的氫原子能自發(fā)地發(fā)出3種不同頻率的光，則照射氫原子的單色光的光子能量為()A．13.6eVB．3.4eVC．10.2eVD．12.09eVn∞2341E（eV）－3.4－1.51－0.850-13.6D08年深一模例8.如圖所示為氫原子的能級(jí)圖，現(xiàn)讓一束單色光照52例9.欲使處于基態(tài)的氫原子受激發(fā),下列措施可行的是()A.用10.2eV光子照射。B.用11eV光子照射。C.用14eV的光子照射。D.用11eV的電子碰撞