高中物理第三章原子结构之谜3.4原子的能级结构省公开课一等奖新名师获奖课件

第四节

原子能级结构1/29目标导航预习导引2/29目标导航预习导引二一一、能级结构猜测1.能级:原子内部不连续能量.2.跃迁:原子从一个能级改变到另一个能级过程.3.跃迁公式:hν=Em-En.Em、En分别为原子跃迁前后能级,ν为原子辐射或吸收光谱频率.答案:能级结构猜测是针对线状谱提出.3/29目标导航二一预习导引

4/29目标导航二一预习导引(2)原子辐射光子能量等于两能级间能量差.(3)因能级不连续性,致使能级间跃迁产生不连续谱线.(4)从不一样高能级跃迁到某一特定能级就形成一个线系.如:n≥3能级跃迁到n=2能级形成巴耳末系;n≥4能级跃迁到n=3能级形成帕邢系等.荧光物质在紫外线照射下能够发出可见光,应怎样解释这种现象呢?答案:紫外线光子能量较大,荧光物质原子吸收紫外线后,跃迁到了较高能级,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,发出光子能量低于紫外线光子能量,属于可见光.5/29迁移应用典题例解一二知识精要思索探究一、玻尔原子理论基本假设1.第一条假设——能级(定态)假设原子只能处于一系列不连续能量状态中,在这些状态中原子是稳定,电子即使绕核运动,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出)(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,电子在离核较远轨道上运动,这种定态叫激发态.除基态以外定态都叫激发态.6/29迁移应用典题例解一二知识精要思索探究2.第二条假设——轨道量子化假设原子不一样能量状态跟电子沿不一样圆形轨道绕核运动相对应.原子定态是不连续,所以电子可能轨道分布也是不连续,如图所表示.轨道半径rn=n2r1(n=1,2,3…),式中r1代表第一条(即离核最近)可能轨道半径,rn代表第n条可能轨道半径.比如:氢原子电子绕核运动时,其最小半径是0.53×10-10m,不可再小,电子还可能在半径是2.12×10-10m、4.77×10-10m等轨道上运行,但轨道半径不可能是介于这些数值中间某个值.7/29迁移应用典题例解一二知识精要思索探究3.第三条假设——跃迁假设原子从一个定态(设能量为En)跃迁到另一个定态(设能量为Em)时,它辐射(或吸收)一定频率光子,光子能量由这两种定态能量差决定,即hν=Em-En,这个式子称为频率条件公式,也叫辐射条件公式,h为普郎克常量,ν为光子频率.8/29知识精要迁移应用一二思索探究典题例解何为跃迁?跃迁遵照规律是什么?答案:原子从一个定态跃迁到另一个定态时,它辐射或吸收一定频率光子,光子能量由这两种定态能量差决定,即高能级Em

低能级En.可见,电子假如从一个轨道到另一个轨道,不是以螺旋线形式改变半径大小,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跃迁.9/29知识精要迁移应用一二典题例解思索探究【例1】

(多项选择)关于玻尔理论,以下论断中正确是

(

)A.原子不一样定态对应于电子沿不一样圆形轨道绕核运动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;依据玻尔理论第一、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:AD10/29迁移应用典题例解一二知识精要思索探究(多项选择)玻尔在他提出原子模型中所作假设有

(

)A.原子处于含有一定能量定态中,即使电子做加速运动,但不向外辐射能量B.原子不一样能量状态与电子沿不一样圆轨道绕核运动相对应,而电子可能轨道分布是不连续C.电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时,辐射(或吸收)一定频率光子D.电子跃迁时辐射光子频率等于电子绕核做圆周运动频率答案:ABC解析:选项中前三项都是玻尔提出来假设,其关键是原子定态概念引入与能级跃迁学说提出,也就是“量子化”概念;原子不一样能量状态与电子绕核运动不一样轨道相对应,是经典理论与量子化概念结合.11/29迁移应用典题例解知识精要思索探究二一二、玻尔理论对氢光谱解释1.能级定义在玻尔模型中,原子可能状态是不连续,所以各状态对应能量也是不连续.这些能量值叫做能级.2.基态和激发态各状态标号1、2、3…叫做量子数,通惯用n表示.能量最低状态叫做基态,其它状态叫做激发态,基态能量用E1表示,各激发态能量分别用E2、E3…表示.12/29迁移应用典题例解知识精要思索探究二一

13/29迁移应用典题例解知识精要思索探究二一4.氢原子能级图氢原子能级图如图所表示.

14/29迁移应用典题例解知识精要思索探究二一

15/29知识精要迁移应用思索探究典题例解二一氢原子从高能级向低能级跃迁时,是不是能级越高,释放光子能量越大?答案:不一定.氢原子从高能级向低能级跃迁时,所释放光子能量一定等于能级差,氢原子所处能级高,跃迁时能级差不一定大,释放光子能量不一定大.16/29知识精要迁移应用典题例解思索探究二一【例2】

氢原子能级如图所表示,已知可见光光子能量范围为1.62~3.11eV,以下说法错误是(

)A.处于n=3能级氢原子能够吸收任意频率紫外线,并发生电离B.大量氢原子从高能级向n=3能级跃迁时,发出光含有显著热效应C.大量处于n=4能级氢原子向低能级跃迁时,可能发出6种不一样频率光D.大量处于n=4能级氢原子向低能级跃迁时,可能发出3种不一样频率可见光17/29知识精要迁移应用典题例解思索探究二一

18/29迁移应用典题例解知识精要思索探究二一氢原子从能级m跃迁到能级n时辐射红光频率为ν1,从能级n跃迁到能级k时吸收紫光频率为ν2,已知普朗克常量为h,若氢原子从能级k跃迁到能级m,则(

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

答案:D解析:氢原子从能级m跃迁到能级n时,辐射红光,则hν1=Em-En;从能级n跃迁到能级k时,吸收紫光,则hν2=Ek-En.因为红光频率ν1小于紫光频率ν2,即hν1<hν2,所以能级k大于能级m.从能级k跃迁到能级m时,辐射光子能量为Ek-Em=hν2-hν1,选项D正确.19/29知识链接案例探究1.使原子能级跃迁两种粒子——光子与实物粒子原子若是吸收光子能量而被激发,则光子能量必须等于两能级能量差,不然不被吸收.不存在激发到n=2时能量有余,而激发到n=3时能量不足,则可激发到n=2问题.原子还可吸收外来实物粒子(比如自由电子)能量而被激发,因为实物粒子动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两能级能量差值(E=Em-En),均可使原子发生能级跃迁.

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20/29知识链接案例探究

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类题试解幻灯片28

22/29知识链接案例探究②依据跃迁原理,分别画出处于激发态氢原子向低能态跃迁时最多可能跃迁示意图.③再依据跃迁能量公式hν=Em-En分别算出几个频率光子.4.直接跃迁与间接跃迁原子从一个能量状态跃迁到另一个能量状态时,有时可能是直接跃迁,有时可能是间接跃迁.两种情况辐射(或吸收)光子频率可能不一样.

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类题试解23/29知识链接案例探究5.跃迁与电离原子跃迁时,不论是吸收还是辐射光子,其光子能量都必须等于这两个能级能量差.若想把处于某一定态上原子电子电离出去,就需要给原子一定能量.如基态氢原子电离(即上升n=∞),其电离能为13.6eV,只要能量等于或大于13.6eV光子都能被基态氢原子吸收而电离,只不过入射光子能量越大,原子电离后产生电子含有动能越大.

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类题试解

24/29(山东理综)(多项选择)氢原子能级如图,当氢原子从n=3跃迁到n=2能级时,辐射光波长为656nm.以下判断正确是(

)A.氢原子从n=2跃迁到n=1能级时,辐射光波长大于656nmB.用波长为325nm光照射,可使氢原子从n=1跃迁到n=2能级案例探究知识链接

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类题试解25/29案例探究知识链接

思悟升华C.一群处于n=3能级上氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线D.用波长为633nm光照射,不能使氢原子从n=2跃迁到n=3能级

类题试解26/29

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案例探究知识链接

类题试解1.原子能级跃迁时,处于激发态原子可能经过一次跃迁回到基态;也可能由较高能级激发态先跃迁到较低能级激发态,最终回到基态.一个原子由较高能级回到基态,到底发生了几次跃迁,是不确定.2.物质中含有大量原子,各个原子跃迁方式也是不统一.有原子可能经过