第四節(jié)氫原子的能級(jí)結(jié)構(gòu)

第四節(jié)氫原子的能級(jí)結(jié)構(gòu)第1頁(yè)，共12頁(yè)，2023年，2月20日，星期三本節(jié)核心問(wèn)題：1.氫原子的玻爾理論（3個(gè)）2.能級(jí)概念和能級(jí)的計(jì)算3.能級(jí)圖及其對(duì)氫原子光譜的解釋第2頁(yè)，共12頁(yè)，2023年，2月20日，星期三1.氫原子的玻爾理論（3個(gè)假設(shè)）：?jiǎn)栴}：氫原子的光譜是分立的，這是為什么？為解決這個(gè)問(wèn)題，玻爾可謂費(fèi)盡心機(jī)1）定態(tài)假設(shè)：原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)之中，在這些狀態(tài)中的原子是穩(wěn)定的，電子雖然在旋轉(zhuǎn)，但它不會(huì)向外輻射能量定態(tài)之一：近核運(yùn)動(dòng)此時(shí)原子能量為Em定態(tài)之二：遠(yuǎn)核運(yùn)動(dòng)此時(shí)原子能量為En第3頁(yè)，共12頁(yè)，2023年，2月20日，星期三2）躍遷假設(shè)：原子從一種能量是Em的定態(tài)躍遷到的能量是En另一種定態(tài)時(shí)，它要吸收或放出一定頻率的光子，光子能量由兩定態(tài)的能量差決定，即hν=IEm-EnI電子從一個(gè)軌道變到另一個(gè)軌道，不是以螺旋線的形式變化的，而是突變----以跳躍的方式變化的，因此玻爾把這現(xiàn)象叫“躍遷”想一想，何時(shí)會(huì)吸收光子？何時(shí)會(huì)放出光子？第4頁(yè)，共12頁(yè)，2023年，2月20日，星期三3）量子化假設(shè)：電子的運(yùn)行軌道不是連續(xù)的，而是分立的，電子的可能軌道可用公式表示：

rn=n2r1

式中r1=0.53*10-10m叫電子第一軌道。電子軌道只能是特殊值的情況叫做軌道量子化r14r19r1第5頁(yè)，共12頁(yè)，2023年，2月20日，星期三2.氫原子能量公式：1.電子動(dòng)能：Ek=1/2mv2電子繞核做圓周運(yùn)動(dòng)mv2/r=ke2/r2故Ek=1/2ke2/r2.原子勢(shì)能Ep=qφ=-eφφ=kQ/r=ke/r故Ep=-ke2/r由此可見(jiàn)，離核越遠(yuǎn)，電子動(dòng)能越小，勢(shì)能越大，總能量越大。電子r→∞時(shí)，E=0為最大能量，此狀態(tài)叫電離態(tài)。氫原子總能量E總=-1/2ke2/r第6頁(yè)，共12頁(yè)，2023年，2月20日，星期三選無(wú)窮遠(yuǎn)處電勢(shì)能為零，則

E=Ek+Ep=-1/2ke2/r=.....=-Rhc/n2記住能量公式：En=E1/n2當(dāng)n=1時(shí),代入數(shù)值得E1=-Rhc=-13.6ev，此狀態(tài)能量最低，叫基態(tài).于是，E2=-13.6/4=-3.4ev,E3=-13.6/9=-1.51ev,E4=-13.6/16=-0.85ev,E5=-13.6/25=-0.54ev,E∞=0，原子的最大能量值2.氫原子能量公式：能量取某些值的現(xiàn)象叫能量量子化第一激發(fā)態(tài)第四激發(fā)態(tài)第7頁(yè)，共12頁(yè)，2023年，2月20日，星期三3.能級(jí)：各狀態(tài)的能量值叫能級(jí)。（能級(jí)名稱把能量不連續(xù)這一特點(diǎn)體現(xiàn)出來(lái)了）基態(tài)第一激發(fā)態(tài)第二激發(fā)態(tài)第三激發(fā)態(tài)電離態(tài)4.能級(jí)圖：用圖來(lái)表示各狀態(tài)的能量關(guān)系5.用能級(jí)圖解釋氫原子光譜規(guī)律（重點(diǎn)）：巴耳末系萊曼系第8頁(yè)，共12頁(yè)，2023年，2月20日，星期三習(xí)題討論：課本63練習(xí)題1.一個(gè)處于第二激發(fā)態(tài)的氫原子，它最多可放出多少個(gè)光子？2個(gè)2.一群處于第二激發(fā)態(tài)的氫原子，它們最多可放出多少個(gè)光子？3個(gè)3.一群氫原子從n=5的激發(fā)態(tài)向低能級(jí)躍遷時(shí)，產(chǎn)生的光譜線有多少條？C52=10條4.處于基態(tài)的氫原子在某種單色光的照射下，只能發(fā)出頻率為v1、v2、v3三種光，且v1<v2<v3，則該照射光的光子能量是多少？hv3或h(v1+v2)第9頁(yè)，共12頁(yè)，2023年，2月20日，星期三作業(yè)：課本65頁(yè)習(xí)題三1-5用14電子伏的能量轟擊基態(tài)氫原子，使原子電離