第十八章-原子结构-复习学案

第十八章第十八章 原子结构原子结构 复习学案复习学案 18 1 电子的发现 学习目标 1 知道电子是怎样发现的及其对人类探索原子结构的重大意义 2 知道阴极射线及其产生方法 了解汤姆孙发现电子的研究方法 3 能熟练运用所学知识解决电子在电场和磁场中运动问题 重点难点 1 电子的发现过程 2 电子在电场和磁场中运动的有关计算 易错问题 误认为气体压强越小辉光现象越明显 自主学习 一 阴极射线 阴极射线是从阴极射线管的阴极发出的高速运动的粒子流 这些微观粒子是 对于阴极射线的本质 有大量的科学家作出大量的科学研究 主要形成了两种观点 1 电磁波说 代表人物 赫兹 认为这种射线的本质是一种电磁波的传播过程 2 粒子说 代表人物 汤姆孙 认为这种射线的本质是一种高速粒子流 二 电子的发现 1897 年英国物理学家 通过研究 发现了电子 1910 年美国物理学家 通过著名的 实验精确测定了电子的电荷量 电子是原子的组成部分 是比原 子更基本的物质单元 电子的电荷量约为 C 电子的质量约为 kg 任 何带电体所带电量只能是电子电量的 课堂达标 1 关于电子的发现者 下列说法正确的是 A 英国的汤姆孙 B 德国的普吕克尔 C 德国的戈德斯坦 D 美国的密立根 2 汤姆孙对阴极射线的探究 最终发现了电子 由此被称为 电子之父 关于电子 的说法正确的是 A 物质中可能有电子 也可能没有电子 B 不同的物质中具有不同的电子 C 电子质量是质子质量的 1836 倍 D 电子是一种粒子 是构成物质的基本单元 3 关于电荷量下列说法不正确的是 A 电子的电量是由密立根通过油滴实验测得的 B 物体的带电量可以是任意值 C 物体带电量的最小值为 1 6 10 19C D 电子所带的电荷量称为元电荷 4 图 18 1 8 如图 18 1 8 所示 在阴极射线管正上方平行放一根通有强电流的长直导线 则阴极 射线将 A 向纸内偏转 B 向纸外偏转 C 向下偏转 D 向上偏转 5 图 18 1 9 是电子射线管示意图 接通电源后 电子射线由阴极沿x轴方向射出 在荧光屏上会看到一条亮线 要使荧光屏上的亮线向下 z轴负方向 偏转 在下列措施中 可采用的是 图 18 1 9 A 加一磁场 磁场方向沿z轴负方向 B 加一磁场 磁场方向沿y轴正方向 C 加一电场 电场方向沿z轴负方向 D 加一电场 电场方向沿y轴正方向 6 图 18 1 10 为示波管中电子枪的原理示意图 示波管内被抽成真空 A 为发射热 电子的阴极 K 为接在高电势点的加速阳极 A K 间电压为U 电子离开阴极时的速度可以 忽略 电子经加速后从 K 的小孔中射出时的速度大小为v 下面的说法中正确的是 图 18 1 10 A 如果 A K 间距离减半而电压仍为U不变 则电子离开 K 时的速度变为 2v B 如果 A K 间距离减半而电压仍为U不变 则电子离开 K 时的速度变为 v 2 C 如果 A K 间距离保持不变而电压减半 则电子离开 K 时的速度变为 v 2 D 如果 A K 间距离保持不变而电压减半 则电子离开 K 时的速度变为v 2 2 图 18 1 11 7 如图 18 1 11 所示 光电管的阴极被某种频率的光照射后 能产生光电效应 阴 极 K 上的电子被激发逸出表面 初速度为零 经加速电压U加速后达到阳极 A 上 并立即 被 A 吸收 若电子电荷量为e 质量为m 则 A 极在单位时间内所受的冲量为 8 图 18 1 12 测量油滴带电荷量的装置如图 18 1 12 所示 两块水平放置的平行金属板与电源连 接 上 下板分别带正 负电荷 油滴从喷雾器喷出后 由于摩擦而带电 油滴进入上板 中央小孔后落到匀强电场中 通过显微镜可以观察到油滴的运动情况 两金属板间的距离 为d 忽略空气对油滴的浮力和阻力 调节两金属板间的电势差u 当u U0时 使得某个 质量为m1的油滴恰好做匀速运动 该油滴所带电荷量q为多少 作业布置 完成问题与练习 学后反思 思维方法是解决问题的灵魂 是物理教学的根本 亲自实践参与知识的发现过程是培 养学生能力的关键 离开了思维方法和实践活动 物理教学就成了无源之水 无本之木 学生素质的培养就成了镜中花 水中月 18 2 原子的核式结构模型 学习目标 1 知道 粒子散射实验的现象 2 知道卢瑟福的原子核式结构模型的主要内容 理解模型提出的主要思想 3 知道原子核的核电荷数的意义及原子核的尺度 重点难点 1 粒子散射实验现象及其解释 2 卢瑟福的原子核式结构模型 易错问题 误认为任何情况下核外电子数都等于核内质子数 自主学习 一 汤姆孙的原子模型 汤姆孙于 1898 年提出了原子模型 他认为原子是一个 弥漫性地均匀分 布在整个球体内 镶嵌在球中 汤姆孙的原子模型 小圆点代表正电荷 大圆点代表电子 汤姆孙的原子模型被称为西瓜模型或枣糕模型 该模型能解释一些实验现象 但后来 被 实验否定了 二 粒子散射实验 1 粒子 是从放射性物质中发射出来的快速运动的粒子 实质是失去两个电子的 带 电荷 质量为 质量的 4 倍 2 实验结果 1 粒子穿过金箔后 基本沿原方向前进 2 粒子发生大角度偏转 偏转角甚至大于 90 3 卢瑟福通过 粒子散射实验 否定了汤姆孙的原子模型 建立了 模型 三 卢瑟福的核式结构模型 核式结构模型 1911 年由卢瑟福提出 在原子中心有一个很小的核 叫 它 集中了原子全部的 和几乎全部的 在正电体的外面运动 四 原子核的电荷与尺度 1 电荷 原子核是由 和 组成的 原子核的电荷数就是核中的 2 尺度 对于一般的原子核 实验确定的核半径R的数量级为 m 而整个 原子半径的数量级是 m 两者相差十万倍之多 可见原子内部是十分 空旷 的 课堂达标 1 关于 粒子散射实验 下列说法正确的是 A 该实验在真空环境中进行 B 带有荧光屏的显微镜可以在水平面内的不同方向上移动 C 荧光屏上的闪光是散射的 粒子打在荧光屏上形成的 D 荧光屏只有正对 粒子源发出的射线方向上才有闪光 解析 选 ABC 本题考查 粒子散射实验装置及其作用 只有在正确理解 粒子散射 实验的基础上 才能选出正确选项 对于 D 项 考虑到有少数的 粒子因为靠近金原子核 受到斥力而改变了运动方向 故 D 错 2 在 粒子散射实验中 使少数 粒子发生大角度偏转的作用力是原子核对 粒 子的 A 万有引力 B 库仑力 C 磁场力 D 核力 解析 选 B 电荷之间是库仑力作用 万有引力是很微弱的 可不计 核力是核子之间 的作用力 故 B 正确 3 原子核式结构学说 是卢瑟福根据以下哪个实验现象提出的 A 光电效应实验 B 粒子散射实验 C 汤姆孙发现电子的阴极射线实验 D 密立根实验 解析 选 B 光电效应说明了光的粒子性 只有 粒子散射实验说明了原子核式结 构 汤姆孙的实验是发现电子 揭开了原子有复杂结构的序幕 密立根实验测定了电子的 电量 4 从 粒子散射实验结果出发 推出的下述结论中正确的是 A 说明金原子的内部大部分是空的 B 说明 粒子的质量比金原子质量还大 C 说明金原子也是个球体 D 说明 粒子的速度很大 答案 A 5 卢瑟福的原子核式结构模型认为 核外电子绕核运动 设想氢原子的核外电子绕核 做匀速圆周运动 氢原子中电子离核最近的轨道半径r1 0 53 10 10 m 用经典物理学的 知识 试计算在此轨道上电子绕核转动的加速度大小 1 粒子散射实验中 不考虑电子和 粒子的碰撞影响 是因为 A 粒子与电子根本无相互作用 B 粒子受电子作用的合力为零 电子是均匀分布的 C 粒子和电子碰撞损失能量极少 可忽略不计 D 电子很小 粒子碰撞不到电子 解析 选 C 粒子与电子之间存在相互作用力 这个作用力是库仑力 但由于电子质 量很小 只有 粒子质量的 1 7300 分之一 碰撞时对 粒子的运动影响极小 几乎不改 变运动方向 就像一颗子弹撞上一颗尘埃一样 正确答案是 C 2 当 粒子穿过金箔发生大角度偏转的过程中 下列说法正确的是 A 粒子先受到原子核的斥力作用 后受原子核的引力的作用 B 粒子一直受到原子核的斥力作用 C 粒子先受到原子核的引力作用 后受到原子核的斥力作用 D 粒子一直受到库仑斥力 速度一直减小 解析 选 B 粒子与金原子核带同种电荷 两者相互排斥 故 A C 错误 B 正确 粒子在靠近金原子核时斥力做负功 速度减小 远离时做正功 速度增大 故 D 错误 3 下列对原子结构的认识中 正确的是 A 原子中绝大部分是空的 原子核很小 B 电子在核外运动 库仑力提供向心力 C 原子的全部正电荷都集中在原子核里 D 原子核的直径大约是 10 10 m 答案 ABC 图 18 2 6 4 用 粒子轰击金箔 粒子在接近金原子核时发生偏转的情况如图 18 2 6 所 示 则 粒子的路径可能是 A a B b C c D a b c都是不可能的 解析 选 AC 粒子在穿过金箔时轨迹发生大角度偏转的主要原因是金原子核对 粒 子的静电力作用 由于电子质量太小 对 粒子的运动影响甚微 粒子和金原子核均 带正电 故应相互排斥 轨迹a c是符合实验情况的轨迹 粒子与原子核 金核 通过 库仑力发生作用 二者表现为斥力 而b路径表现为引力 故 B 不正确 判断 粒子的轨 迹时 要根据散射的原理判断 图 18 2 7 5 如图 18 2 7 所示为 粒子散射实验中 粒子穿过某一金原子核附近时的示意 图 A B C三点分别位于两个等势面上 则以下说法正确的是 A 粒子在A处的速度比在B处速度小 B 粒子在B处的速度最大 C 粒子在A C处的速度大小相等 D 粒子在B处速度比在C处速度小 解析 选 CD 由能量守恒定律可知 在A B C三点上 A C位于原子核形成的同一 等势面上 电势能和动能均相同 则A C两点速率相等 由A到B 粒子克服库仑力做 功 动能减小 电势能增大 故B点速度最小 D 正确 6 正电子是电子的反粒子 它跟电子电量相等 而电性相反 科学家设想在宇宙的某 些部分可能存在完全由反粒子构成的物质 反物质 1997 年年初和年底 欧洲和美国的 科学研究机构先后宣布他们分别制造出了 9 个和 7 个反氢原子 这是人类探索反物质的一 大进步 你推测反氢原子的结构是 A 由一个不带电的中子与一个带负电荷的电子构成 B 由一个带负电荷的质子与一个带负电荷的电子构成 C 一个带正电荷的质子与一个带负电荷的电子构成 D 一个带负电荷的质子和一个带正电荷的电子构成 答案 D 7 在 粒子散射实验中 当 粒子最接近金原子核时 粒子符合下列哪种情况 A 动能最小 B 电势能最小 C 粒子与金原子核组成的系统能量很小 D 所受金原子核的斥力最大 解析 选 AD 粒子在接近金原子核的过程中 要克服库仑斥力做功 动能减少 电 势能增大 两者相距最近时 动能最小 电势能最大 总能量守恒 根据库仑定律 距离 最近时斥力最大 8 1911 年卢瑟福依据 粒子散射实验中 粒子发生了 选填 大 或 小 角度散射现象 提出了原子的核式结构模型 若用动能为 1 MeV 的 粒子轰击金箔 则 其速度约为 m s 质子和中子的质量均为 1 67 10 27 kg 1 MeV 1 106 eV 答案 大 6 9 106 图 18 2 8 9 如图 18 2 8 所示 M N为原子核外的两个等势面 已知UNM 100 V 一个 粒子以 2 5 105 m s 的速率从A点运动到B点 求 1 粒子在B点时速度的大小 2 粒子与核相距最近处C与A点的电势差 3 如果此原子核为金原子核 已知金原子核的核电荷数为 79 且 粒子与金原子核 以v 2 107 m s 的速度发生对心正碰 试估算金原子核的大小 电势能表达式 k m 6 64 10 27 kg q1q2 r 解析 1 粒子在由A到B的过程中 满足 2eUNM m v2 m v 1 2 1 22 0 由此得v v2 0 4eUNM m m s 2 5 105 2 4 1 6 10 19 100 6 64 10 27 2 3 105 m s 2 粒子由A到C过程中 应用动能定理得 2e UAC 0 m v 1 22 0 UAC V 648 4 V m v2 0 4e 6 64 10 27 2 5 105 2 4 1 6 10 19 3 粒子与金原子核相距最近时动能为 0 动能全部转化为电势能 由能量转化关系 得 m v2 k 1 2 q1q2 r r m 2kq1q2 m v2 2 9 0 109 2 79 1 6 10 19 2 6 64 10 27 2 107 2 2 7 10 14 m 答案 1 2 3 105 m s 2 648 4 V 3 2 7 10 14 m 10 已知金的原子序数为 79 粒子离金原子核的最近距离约为 2 10 14 m 则 1 粒子离金核最近时受到的库仑斥力是多大 2 此力对 粒子产生的加速度是多大 3 估算金原子核的平均密度为多少 已知q 2e m 6 64 10 27 kg MAu 3 3 10 25 kg 作业布置 完成问题与练习 学后反思 18 3 氢原子光谱 学习目标 1 知道什么是光谱 什么是线状谱 什么是连续谱 2 知道光谱分析的应用 3 知道氢原子光谱的实验规律及巴尔末公式 知道经典电磁理论的困难 重点难点 1 线状谱与连续谱的区别 2 氢原子光谱的实验规律 易错问题 误认为连续光谱只要通过气体就能产生暗线光谱 自主学习 一 光谱 1 定义 按照光的 和强度分布的展开排列的记录 即光谱 2 分类 有些光谱 是一条条的亮线 这样的亮线叫 这样的光谱叫 有的光谱不是一条条分立的 谱线 而是连续在一起的光带 这样的光谱叫做 3 特征光谱 各种原子的发射光 谱都是线状谱 说明原子只发射 的光 不同原子发射的线状谱的亮线位置不同 说明不同原子 是不一样的 因此这些 称为原子的特征光谱 4 光谱分析 利用原子的 来鉴别物质和确定物质的组成成分 这种方法叫做光谱分析 二 氢原子光谱的实验规律 1 许多情况下光是由原子内部电子的运动产生的 因此光谱研究是探索 的重 要途径 2 巴耳末公式 R n 3 4 5 1 1 22 1 n2 3 巴耳末公式的意义 以简洁的形式反映了氢原子的线状光谱 即辐射波长的 特 征 三 经典理论的困难 1 核式结构模型的成就 正确地指出了原子核的存在 很好地解释了 实验 2 困难 经典物理学既无法解释原子的 又无法解释原子光谱的 核心突破 一 光谱和光谱分析 1 光谱分类Error 1 连续谱 产生 炽热的固体 液体和高压气体的发射光谱是连续谱 如电灯丝发出的光 炽 热的钢水发出的光都形成连续谱 特点 其光谱是连在一起的光带 课堂达标 1 关于光谱和光谱分析 下列说法中正确的是 A 光谱包括连续谱和线状谱 B 太阳光谱是连续谱 氢光谱是线状谱 C 线状谱和吸收光谱都可用作光谱分析 D 光谱分析帮助人们发现了许多新元素 解析 选 ACD 本题主要考查了光谱的基本概念 分类和应用 只要熟悉教材即可 2 下列光谱中哪些是线状谱 A 霓虹灯发光形成的光谱 B 白炽灯产生的光谱 C 酒精灯中燃烧的钠蒸气所产生的光谱 D 蜡烛火焰产生的光谱 解析 选 AC 霓虹灯发光形成的光谱为线状谱 选项 A 正确 白炽灯和蜡烛火焰产生 的光谱为连续光谱 所以选项 B D 错误 燃烧的钠蒸气产生的光谱为线状谱 所以选项 C 正确 3 关于光谱 下列说法中正确的是 A 炽热的液体发射连续谱 B 发射光谱一定是连续谱 C 线状谱和暗线谱都可以对物质成分进行分析 D 霓虹灯发光形成的光谱是线状谱 1 关于光谱 下列说法正确的是 A 一切光源发出的光谱都是连续谱 B 一切光源发出的光谱都是线状谱 C 稀薄气体发出的光谱是线状谱 D 月亮的光谱是连续谱 答案 C 2 通过光栅或棱镜获得物质发光的光谱 光谱 A 按光子的频率顺序排列 B 按光子的质量大小排列 C 按光子的速度大小排列 D 按光子的能量大小排列 答案 A 3 有关原子光谱 下列说法正确的是 A 原子光谱反映了原子结构特征 B 氢原子光谱跟氧原子光谱是不同的 C 太阳光谱是连续谱 D 鉴别物质的成分可以采用光谱分析 答案 ABD 4 对于光谱 下面的说法中正确的是 A 大量原子发光的光谱是连续谱 少量原子发光的光谱是线状谱 B 线状谱是由不连续的若干波长的光所组成 C 太阳光谱是连续谱 D 太阳光谱是线状谱 解析 选 BD 原子光谱体现原子的特征 是线状谱 同一种原子无论多少发光特征都 相同 即形成的线状谱都一样 故 A 错 B 项是线状谱的特征 正确 太阳光周围的元素 的低温蒸气吸收了相应频率的光 故太阳光谱是线状谱 故 D 对 C 错 5 关于光谱分析 下列说法错误的是 A 光谱分析的依据是每种元素都有其特征谱线 B 光谱分析不能用连续光谱 C 光谱分析既可以用线状谱也可以用吸收光谱 D 分析月亮的光谱可得知月球的化学组成 解析 选 D 光谱分析常用反映原子特性的光谱 既可以用线状谱 也可以用吸收光谱 故 A B C 项正确 月亮反射太阳光 因此 分析月亮的光谱并不能鉴定月球的化学组成 所以 D 不正确 选 D 项 6 以下说法中正确的是 A 进行光谱分析 可以用连续光谱 也可以用吸收光谱 B 光谱分析的优点是非常灵敏而且迅速 C 分析某种物质的化学组成 可以使这种物质发出的白光通过另一种物质的低温蒸气 取得吸收光谱进行分析 D 摄下月球的光谱 可以分析出月球上有哪些元素 解析 选 B 进行光谱分析不能用连续光谱 只能用明线光谱或吸收光谱 所以选项 A 错误 光谱分析的优点是灵敏而且迅速 所以选项 B 正确 分析某种物质的组成 可用白 光照射其低温蒸气产生的吸收光谱进行分析 通过另一种物质的低温蒸气只能取得另一种 物质的吸收光谱 所以选项 C 错误 月球不能发光 它只能反射太阳光 故其反射的光谱 是太阳光谱 而不是月球的光谱 不能用来分析月球上的元素 所以选项 D 错误 每种原子都有自己的特征谱线 我们可以利用它来鉴别物质和确定物质的组成成分 它非常灵敏 光谱分析只能用线状谱或吸收光谱 而不能用连续光谱 7 在太阳的光谱中有许多暗线 这表明 A 太阳内部含有这些暗线所对应的元素 B 太阳大气层中缺少这些暗线所对应的元素 C 太阳大气层中含有这些暗线所对应的元素 D 地球的大气层中含有这些暗线所对应的元素 答案 C 8 有关氢原子光谱的说法正确的是 A 氢原子的发射光谱是连续谱 B 氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光 C 氢原子光谱说明氢原子能级是分立的 D 氢原子光谱线的频率与氢原子能级的能量差无关 解析 选 BC 原子的发射光谱是原子跃迁时形成的 由于原子的能级是分立的 所以 氢原子的发射光谱不是连续谱 原子发出的光子的能量正好等于原子跃迁时的能级差 故 氢原子只能发出特定频率的光 综上所述 选项 A D 错 B C 对 9 图 18 3 2 如图 18 3 2 甲所示的abcd为四种元素的特征谱线 图乙是某矿物的线状谱 通过 光谱分析可以确定该矿物中缺少的元素为 A a元素 B b元素 C c元素 D d元素 解析 选 B 由矿物的线状谱与几种元素的特征谱线进行对照 b元素的谱线在该线状 谱中不存在 故 B 正确 与几个元素的特征谱线不对应的线说明该矿物中还有其他元素 10 氢原子光谱除了巴耳末系外 还有莱曼系 帕邢系等 其中帕邢系的公式为 R n 4 5 6 R 1 10 107 m 1 若已知帕邢系的氢原子光谱在红外线 1 1 32 1 n2 区域 试求 1 n 6 时 对应的波长 2 帕邢系形成的谱线在真空中的波速为多少 n 6 时 传播频率为多大 解析 1 由帕邢系公式 R 当n 6 时 1 1 32 1 n2 得 1 09 10 6 m 2 帕邢系形成的谱线在红外区域 而红外线属于电磁波 在真空中以光速传播 故波 速为光速c 3 108 m s 由 v 得 Hz T v c 3 108 1 09 10 6 2 75 1014 Hz 答案 1 1 09 10 6 m 2 3 108 m s 2 75 1014 Hz 作业布置 完成问题与练习 学后反思 18 4 玻尔的原子模型 学习目标 1 知道玻尔原子理论的基本假设 2 知道能级 能级跃迁 会计算原子能级跃迁时辐射或吸收光子的能量 3 知道玻尔对氢光谱的解释以及玻尔理论的局限性 重点难点 1 玻尔原子理论的基本假设 2 会计算原子能级跃迁时辐射或吸收光子的能量 易错问题 1 电子与原子碰撞发生能级跃迁时 误认为电子的能量必须等于能级之差 2 对能级跃迁与电离的区别认识不清 自主学习 1 电子与原子碰撞发生能级跃迁时 误认为电子的能量必须等于能级之差 2 对能级跃迁与电离的区别认识不清 一 玻尔原子理论的基本假设 1 轨道量子化 围绕原子核运动的电子轨道半径只能是某些 数值 这种现象叫做轨 道量子化 2 能量量子化 1 定态 电子在不同的轨道对应不同的 在这些状态中尽管电子在做变速运动 却不向外 在这些状态中原子是 2 能量量子化 电子在不同轨道对应不 同的状态 原子在不同的状态中具有不同的 因轨道是量子化的 所以原子的能量也 是 实验充分说明了这一点 3 能级 把量子化的 称为能级 其中能量最低的状态叫做基态 其他的状态 叫做 处于 的原子最稳定 3 跃迁条件 1 跃迁 当电子由能量较高 较低 的定态轨道跳到能量较低 较高 的定态轨道的过 程 2 电磁辐射 当电子在不同的定态轨道间跃迁时就会放出或吸收一定频率的 光子的能量值为 h 其中h是普朗克常量 是光子的频率 Em是高能级 能量 En是低能级能量 4 几个基本概念 1 量子数 现代物理学认为原子的可能状态是 各状态的标号 1 2 3 4 叫做 一般用n表示 2 基态 原子能量 的状态 3 激发态 原子能量较 的状态 相对于基态 4 电离 原子丢失 的过程 二 玻尔理论对氢光谱的解释 原子从较高的能态向低能态跃迁时 放出光子的能量等于前后两个能级之差 由于原 子的能级是分立的 所以放出的光子的能量也是分立的 因此原子的发射光谱只有一些分 立的亮线 三 玻尔模型的局限性 1 玻尔理论的成功之处 玻尔理论第一次将 观念引入原子领域 提出了定态和 的概念 成功解释了氢原子光谱的实验规律 2 玻尔理论的局限性 过多地保留了经典理论 即保留经典粒子的观念 把电子的运动看做经典力学描述下 的轨道运动 3 电子云 原子中的电子没有确定的 值 我们只能描述电子在某个位置出现 的多少 把 电子这种概率分布用疏密不同的点表示时 这种图像就像云雾一样分布在原子核周围 故 称电子云 核心突破 一 玻尔氢原子理论 1 轨道量子化 围绕原子核运动的电子轨道半径只能是某些分立的数值 这种现象叫轨道量子化 例如 r1 0 053 nm r2 0 212 nm r3 0 477 nm 即rn n2r1 n 1 2 3 2 定态及原子能量量子化 不同的电子轨道对应着不同的原子状态 在这些状态中不向外辐射能量 这就是定 态 原子在不同的定态中具有不同的能量 能量是量子化的 例如 E1 13 6 eV E2 3 4 eV E3 1 51 eV 即En n 1 2 3 E1 n2 3 原子的能级跃迁 原子从一个定态跃迁到另一个定态 它辐射或吸收一定频率的光子 即h Em En 从高能级向低能级跃迁时辐射能量 反之吸收能量 辐射或吸收的能量为两能级的能级 差 二 原子跃迁注意的几个问题 1 跃迁与电离 跃迁是指原子从一个定态到另一个定态的变化过程 而电离则是指原子核外的电子获 得一定能量挣脱原子核的束缚成为自由电子的过程 2 原子跃迁条件与规律 原子的跃迁条件h E初 E终适用于光子和原子作用而使原子在各定态之间跃迁的 情况 以下两种情况则不受此条件限制 1 光子和原子作用而使原子电离的情况 原子一旦电离 原子结构即被破坏 因而不再遵守有关原子结构的理论 如基态氢原 子的电离能为 13 6 eV 只要大于或等于 13 6 eV 的光子都能被基态的氢原子吸收而发生 电离 只不过入射光子的能量越大 原子电离后产生的自由电子的动能越大 2 实物粒子和原子作用而使原子激发的情况 当实物粒子和原子相碰时 由于实物粒子的动能可全部或部分地被原子吸收 所以只 要入射粒子的动能大于或等于原子某两定态能量之差 均可以使原子受激发而向较高能级 跃迁 但原子所吸收的能量仍不是任意的 一定等于原子发生跃迁的两个能级间的能量 差 3 直接跃迁与间接跃迁 原子从一种能量状态跃迁到另一种能量状态时 有时可能是直接跃迁 有时可能是间 接跃迁 两种情况下辐射 或吸收 光子的频率可能不同 4 一个原子和一群原子 氢原子核外只有一个电子 这个电子在某个时刻只能处在某一个可能的轨道上 在某 段时间内 由某一轨道跃迁到另一个轨道时 可能的情况只有一种 但是如果容器中盛有 大量的氢原子 这些原子的核外电子跃迁时就会有各种情况出现了 即 一群氢原子处于 量子数为n的激发态时 可能辐射出的光谱条数为N C 而一个氢原子处于 n n 1 22n 量子数为n的激发态上时 最多可辐射出n 1 条光谱线 5 跃迁时电子动能 原子势能与原子能量的变化 当轨道半径减小时 库仑引力做正功 原子的电势能Ep减小 电子动能增大 原子能 量减小向外辐射能量 反之 轨道半径增大时 原子电势能增大 电子动能减小 原子能 量增大 从外界吸收能量 课堂达标 1 玻尔在他提出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 虽然电子做变速运动 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率等于电子绕核做圆周运动的频率 2 氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃