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)省公開課一等獎(jiǎng)新名師獲獎(jiǎng)?wù)n件

第四節(jié)

原子能級(jí)結(jié)構(gòu)1/29目標(biāo)導(dǎo)航預(yù)習(xí)導(dǎo)引2/29目標(biāo)導(dǎo)航預(yù)習(xí)導(dǎo)引二一一、能級(jí)結(jié)構(gòu)猜測(cè)1.能級(jí):原子內(nèi)部不連續(xù)能量.2.躍遷:原子從一個(gè)能級(jí)改變到另一個(gè)能級(jí)過程.3.躍遷公式:hν=Em-En.Em、En分別為原子躍遷前后能級(jí),ν為原子輻射或吸收光譜頻率.答案:能級(jí)結(jié)構(gòu)猜測(cè)是針對(duì)線狀譜提出.3/29目標(biāo)導(dǎo)航二一預(yù)習(xí)導(dǎo)引

4/29目標(biāo)導(dǎo)航二一預(yù)習(xí)導(dǎo)引(2)原子輻射光子能量等于兩能級(jí)間能量差.(3)因能級(jí)不連續(xù)性,致使能級(jí)間躍遷產(chǎn)生不連續(xù)譜線.(4)從不一樣高能級(jí)躍遷到某一特定能級(jí)就形成一個(gè)線系.如:n≥3能級(jí)躍遷到n=2能級(jí)形成巴耳末系;n≥4能級(jí)躍遷到n=3能級(jí)形成帕邢系等.熒光物質(zhì)在紫外線照射下能夠發(fā)出可見光,應(yīng)怎樣解釋這種現(xiàn)象呢?答案:紫外線光子能量較大,熒光物質(zhì)原子吸收紫外線后,躍遷到了較高能級(jí),在向低能級(jí)躍遷時(shí),可能先躍遷到比基態(tài)稍高能級(jí),發(fā)出光子,再躍遷到基態(tài),又發(fā)出光子,發(fā)出光子能量低于紫外線光子能量,屬于可見光.5/29遷移應(yīng)用典題例解一二知識(shí)精要思索探究一、玻爾原子理論基本假設(shè)1.第一條假設(shè)——能級(jí)(定態(tài))假設(shè)原子只能處于一系列不連續(xù)能量狀態(tài)中,在這些狀態(tài)中原子是穩(wěn)定,電子即使繞核運(yùn)動(dòng),但并不向外輻射能量.這些狀態(tài)叫定態(tài).(本假設(shè)是針對(duì)原子穩(wěn)定性提出)(1)基態(tài):在正常狀態(tài)下,原子處于最低能級(jí),這時(shí)電子在離核最近軌道上運(yùn)動(dòng),這種定態(tài)叫基態(tài).(2)激發(fā)態(tài):原子處于較高能級(jí)時(shí),電子在離核較遠(yuǎn)軌道上運(yùn)動(dòng),這種定態(tài)叫激發(fā)態(tài).除基態(tài)以外定態(tài)都叫激發(fā)態(tài).6/29遷移應(yīng)用典題例解一二知識(shí)精要思索探究2.第二條假設(shè)——軌道量子化假設(shè)原子不一樣能量狀態(tài)跟電子沿不一樣圓形軌道繞核運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng).原子定態(tài)是不連續(xù),所以電子可能軌道分布也是不連續(xù),如圖所表示.軌道半徑rn=n2r1(n=1,2,3…),式中r1代表第一條(即離核最近)可能軌道半徑,rn代表第n條可能軌道半徑.比如:氫原子電子繞核運(yùn)動(dòng)時(shí),其最小半徑是0.53×10-10m,不可再小,電子還可能在半徑是2.12×10-10m、4.77×10-10m等軌道上運(yùn)行,但軌道半徑不可能是介于這些數(shù)值中間某個(gè)值.7/29遷移應(yīng)用典題例解一二知識(shí)精要思索探究3.第三條假設(shè)——躍遷假設(shè)原子從一個(gè)定態(tài)(設(shè)能量為En)躍遷到另一個(gè)定態(tài)(設(shè)能量為Em)時(shí),它輻射(或吸收)一定頻率光子,光子能量由這兩種定態(tài)能量差決定,即hν=Em-En,這個(gè)式子稱為頻率條件公式,也叫輻射條件公式,h為普郎克常量,ν為光子頻率.8/29知識(shí)精要遷移應(yīng)用一二思索探究典題例解何為躍遷?躍遷遵照規(guī)律是什么?答案:原子從一個(gè)定態(tài)躍遷到另一個(gè)定態(tài)時(shí),它輻射或吸收一定頻率光子,光子能量由這兩種定態(tài)能量差決定,即高能級(jí)Em

低能級(jí)En.可見,電子假如從一個(gè)軌道到另一個(gè)軌道,不是以螺旋線形式改變半徑大小,而是從一個(gè)軌道上“跳躍”到另一個(gè)軌道上.玻爾將這種現(xiàn)象叫做電子躍遷.9/29知識(shí)精要遷移應(yīng)用一二典題例解思索探究【例1】

(多項(xiàng)選擇)關(guān)于玻爾理論,以下論斷中正確是

(

)A.原子不一樣定態(tài)對(duì)應(yīng)于電子沿不一樣圓形軌道繞核運(yùn)動(dòng)B.當(dāng)原子處于激發(fā)態(tài)時(shí),原子向外輻射能量C.只有當(dāng)原子處于基態(tài)時(shí),原子才不向外輻射能量D.不論當(dāng)原子處于何種定態(tài)時(shí),原子都不向外輻射能量解析:據(jù)玻爾理論第三條假設(shè)知A正確;依據(jù)玻爾理論第一、二條假設(shè)知不論原子處于何種定態(tài),原子都不向外輻射能量,原子只有從一個(gè)定態(tài)躍遷到另一個(gè)定態(tài)時(shí),才輻射或吸收能量,所以B、C錯(cuò)誤,D正確.答案:AD10/29遷移應(yīng)用典題例解一二知識(shí)精要思索探究(多項(xiàng)選擇)玻爾在他提出原子模型中所作假設(shè)有

(

)A.原子處于含有一定能量定態(tài)中,即使電子做加速運(yùn)動(dòng),但不向外輻射能量B.原子不一樣能量狀態(tài)與電子沿不一樣圓軌道繞核運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng),而電子可能軌道分布是不連續(xù)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)一定頻率光子D.電子躍遷時(shí)輻射光子頻率等于電子繞核做圓周運(yùn)動(dòng)頻率答案:ABC解析:選項(xiàng)中前三項(xiàng)都是玻爾提出來假設(shè),其關(guān)鍵是原子定態(tài)概念引入與能級(jí)躍遷學(xué)說提出,也就是“量子化”概念;原子不一樣能量狀態(tài)與電子繞核運(yùn)動(dòng)不一樣軌道相對(duì)應(yīng),是經(jīng)典理論與量子化概念結(jié)合.11/29遷移應(yīng)用典題例解知識(shí)精要思索探究二一二、玻爾理論對(duì)氫光譜解釋1.能級(jí)定義在玻爾模型中,原子可能狀態(tài)是不連續(xù),所以各狀態(tài)對(duì)應(yīng)能量也是不連續(xù).這些能量值叫做能級(jí).2.基態(tài)和激發(fā)態(tài)各狀態(tài)標(biāo)號(hào)1、2、3…叫做量子數(shù),通慣用n表示.能量最低狀態(tài)叫做基態(tài),其它狀態(tài)叫做激發(fā)態(tài),基態(tài)能量用E1表示,各激發(fā)態(tài)能量分別用E2、E3…表示.12/29遷移應(yīng)用典題例解知識(shí)精要思索探究二一

13/29遷移應(yīng)用典題例解知識(shí)精要思索探究二一4.氫原子能級(jí)圖氫原子能級(jí)圖如圖所表示.

14/29遷移應(yīng)用典題例解知識(shí)精要思索探究二一

15/29知識(shí)精要遷移應(yīng)用思索探究典題例解二一氫原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí),是不是能級(jí)越高,釋放光子能量越大?答案:不一定.氫原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí),所釋放光子能量一定等于能級(jí)差,氫原子所處能級(jí)高,躍遷時(shí)能級(jí)差不一定大,釋放光子能量不一定大.16/29知識(shí)精要遷移應(yīng)用典題例解思索探究二一【例2】

氫原子能級(jí)如圖所表示,已知可見光光子能量范圍為1.62~3.11eV,以下說法錯(cuò)誤是(

)A.處于n=3能級(jí)氫原子能夠吸收任意頻率紫外線,并發(fā)生電離B.大量氫原子從高能級(jí)向n=3能級(jí)躍遷時(shí),發(fā)出光含有顯著熱效應(yīng)C.大量處于n=4能級(jí)氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí),可能發(fā)出6種不一樣頻率光D.大量處于n=4能級(jí)氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí),可能發(fā)出3種不一樣頻率可見光17/29知識(shí)精要遷移應(yīng)用典題例解思索探究二一

18/29遷移應(yīng)用典題例解知識(shí)精要思索探究二一氫原子從能級(jí)m躍遷到能級(jí)n時(shí)輻射紅光頻率為ν1,從能級(jí)n躍遷到能級(jí)k時(shí)吸收紫光頻率為ν2,已知普朗克常量為h,若氫原子從能級(jí)k躍遷到能級(jí)m,則(

)A.吸收光子能量為hν1+hν2B.輻射光子能量為hν1+hν2C.吸收光子能量為hν2-hν1D.輻射光子能量為hν2-hν1

答案:D解析:氫原子從能級(jí)m躍遷到能級(jí)n時(shí),輻射紅光,則hν1=Em-En;從能級(jí)n躍遷到能級(jí)k時(shí),吸收紫光,則hν2=Ek-En.因?yàn)榧t光頻率ν1小于紫光頻率ν2,即hν1<hν2,所以能級(jí)k大于能級(jí)m.從能級(jí)k躍遷到能級(jí)m時(shí),輻射光子能量為Ek-Em=hν2-hν1,選項(xiàng)D正確.19/29知識(shí)鏈接案例探究1.使原子能級(jí)躍遷兩種粒子——光子與實(shí)物粒子原子若是吸收光子能量而被激發(fā),則光子能量必須等于兩能級(jí)能量差,不然不被吸收.不存在激發(fā)到n=2時(shí)能量有余,而激發(fā)到n=3時(shí)能量不足,則可激發(fā)到n=2問題.原子還可吸收外來實(shí)物粒子(比如自由電子)能量而被激發(fā),因?yàn)閷?shí)物粒子動(dòng)能可全部或部分地被原子吸收,所以只要入射粒子能量大于或等于兩能級(jí)能量差值(E=Em-En),均可使原子發(fā)生能級(jí)躍遷.

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類題試解

20/29知識(shí)鏈接案例探究

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21/29知識(shí)鏈接案例探究

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類題試解幻燈片28

22/29知識(shí)鏈接案例探究②依據(jù)躍遷原理,分別畫出處于激發(fā)態(tài)氫原子向低能態(tài)躍遷時(shí)最多可能躍遷示意圖.③再依據(jù)躍遷能量公式hν=Em-En分別算出幾個(gè)頻率光子.4.直接躍遷與間接躍遷原子從一個(gè)能量狀態(tài)躍遷到另一個(gè)能量狀態(tài)時(shí),有時(shí)可能是直接躍遷,有時(shí)可能是間接躍遷.兩種情況輻射(或吸收)光子頻率可能不一樣.

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類題試解23/29知識(shí)鏈接案例探究5.躍遷與電離原子躍遷時(shí),不論是吸收還是輻射光子,其光子能量都必須等于這兩個(gè)能級(jí)能量差.若想把處于某一定態(tài)上原子電子電離出去,就需要給原子一定能量.如基態(tài)氫原子電離(即上升n=∞),其電離能為13.6eV,只要能量等于或大于13.6eV光子都能被基態(tài)氫原子吸收而電離,只不過入射光子能量越大,原子電離后產(chǎn)生電子含有動(dòng)能越大.

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類題試解

24/29(山東理綜)(多項(xiàng)選擇)氫原子能級(jí)如圖,當(dāng)氫原子從n=3躍遷到n=2能級(jí)時(shí),輻射光波長(zhǎng)為656nm.以下判斷正確是(

)A.氫原子從n=2躍遷到n=1能級(jí)時(shí),輻射光波長(zhǎng)大于656nmB.用波長(zhǎng)為325nm光照射,可使氫原子從n=1躍遷到n=2能級(jí)案例探究知識(shí)鏈接

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類題試解25/29案例探究知識(shí)鏈接

思悟升華C.一群處于n=3能級(jí)上氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)最多產(chǎn)生3種譜線D.用波長(zhǎng)為633nm光照射,不能使氫原子從n=2躍遷到n=3能級(jí)

類題試解26/29

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案例探究知識(shí)鏈接

類題試解1.原子能級(jí)躍遷時(shí),處于激發(fā)態(tài)原子可能經(jīng)過一次躍遷回到基態(tài);也可能由較高能級(jí)激發(fā)態(tài)先躍遷到較低能級(jí)激發(fā)態(tài),最終回到基態(tài).一個(gè)原子由較高能級(jí)回到基態(tài),到底發(fā)生了幾次躍遷,是不確定.2.物質(zhì)中含有大量原子,各個(gè)原子躍遷方式也是不統(tǒng)一.有原子可能經(jīng)過