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,,,高中物理·選修3-5·粵教版,第四節(jié) 原子的能級結(jié)構(gòu),[目標定位] 1.了解能級、躍遷、能量量子化以及基態(tài)、激發(fā)態(tài)等概念.2.了解能級躍遷伴隨著能量變化，知道能級躍遷過程中吸收或放出光子.3.能通過能級躍遷解釋巴耳末系．,一、能級結(jié)構(gòu)猜想 1．由氫原子光譜是分立的，我們猜想原子內(nèi)部的能量也是______的． 2．原子內(nèi)部不連續(xù)的能量稱為原子的____，原子從一個能級變化到另一個能級的過程叫做_____． 3．能級躍遷中的能量關(guān)系：___________．由此可知原子在躍遷前、后的能級分別為Em和En，若原子由高能級向低能級躍遷，這個過程中_____光子，若原子由低能級向高能級躍遷，這個過程需吸收特定頻率的_____或通過其他途徑獲得_____ ．,不連續(xù),能級,hν＝Em－En,輻射,光子,能量,躍遷,二、氫原子的能級 2．能級狀態(tài) (1)基態(tài)：在正常狀態(tài)下氫原子處于____的能級E1(n＝1)，這個最低能級對應的狀態(tài)稱為基態(tài)，氫原子在基態(tài)的能量為________． (2)激發(fā)態(tài)：當電子受到外界激發(fā)時，可從基態(tài)躍遷到____的能級E2、E3……上，這些能級對應的狀態(tài)稱為激發(fā)態(tài)．,量子化的,量子數(shù),最低,－13.6 eV,較高,(3)躍遷：處于激發(fā)態(tài)的氫原子是不穩(wěn)定的，它會向較低的能級躍遷，躍遷時釋放出來的能量以光子形式向外輻射，原子輻射出的光子的能量等于兩能級間的______，即hν＝Em－En(m2)．,能量差,三、氫原子的能級圖和氫光譜線系的形成 1．氫原子能級圖 如圖3－4－1所示 圖3－4－1,2．氫光譜線系的形成 能級間的躍遷產(chǎn)生不連續(xù)的____，從不同能級躍遷到某一特定能級就形成一個____ ，如巴耳末線系是氫原子從n＝3、4、5……等能級躍遷到n＝2的能級時輻射出的光譜.,譜線,線系,一、對能級結(jié)構(gòu)的理解 1．軌道量子化 (1)軌道半徑只能夠是一些不連續(xù)的、某些分立的數(shù)值． (2)氫原子的電子最小軌道半徑為r1＝0.053 nm，其余軌道半徑滿足rn＝n2r1，式中n稱為量子數(shù)，對應不同的軌道，只能取正整數(shù)．,2．能量量子化 (1)不同軌道對應不同的狀態(tài)，在這些狀態(tài)中，盡管電子做變速運動，卻不輻射能量，因此這些狀態(tài)是穩(wěn)定的，原子在不同狀態(tài)有不同的能量，所以原子的能量也是量子化的． (2)基態(tài)：原子最低的能量狀態(tài)稱為基態(tài)，對應的電子在離核最近的軌道上運動，氫原子基態(tài)能量E1＝－13.6 eV. (3)激發(fā)態(tài)：較高的能量狀態(tài)稱為激發(fā)態(tài)，對應的電子在離核較遠的軌道上運動．,3．躍遷,【例1】 (雙選)(2014·廣州高二檢測)按照玻爾原子理論，下列表述正確的是 ( ) A．核外電子運動軌道半徑可取任意值 B．氫原子中的電子離原子核越遠，氫原子的能量越大 C．電子躍遷時，輻射或吸收光子的能量由能級的能量差 決定，即hν＝|Em－En| D．氫原子從激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷的過程，可能輻射能量， 也可能吸收能量 答案 BC,解析 根據(jù)玻爾理論，核外電子運動的軌道半徑是確定的值，而不是任意值，A錯誤；氫原子中的電子離原子核越遠，能級越高，能量越大，B正確；由躍遷規(guī)律可知C正確；氫原子從激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷的過程中，應輻射能量，D錯誤．,針對訓練1 (單選)下列與玻爾理論有直接關(guān)系的敘述中，錯誤的是 ( ) A．電子繞原子核做加速運動，但并不向外輻射能量，這 時原子的狀態(tài)是穩(wěn)定的 B．原子的一系列能量狀態(tài)是不連續(xù)的 C．原子從一個能量狀態(tài)躍遷到另一個能量狀態(tài)時，一定 要吸收或放出某一頻率的光子 D．氫原子由帶正電的原子核和帶負電的電子組成，電子 繞原子核旋轉(zhuǎn) 答案 D,二、原子能級和能級躍遷的理解 1．原子從一種能量態(tài)躍遷到另一種能量態(tài)時，吸收(或放出)能量為hν的光子(h是普朗克常量)，這個光子的能量由前、后兩個能級的能量差決定，即hν＝Em－En(mn)．若m→n，則輻射光子，若n→m，則吸收光子．,【例2】 (雙選)(2014·山東卷)氫原子能級如 圖3－4－2所示，當氫原子從n＝3躍遷到 n＝2的能級時，輻射光的波長為656 nm.以 下判斷正確的是 ( ) A．氫原子從n＝2躍遷到n＝1的能級時， 輻射光的波長大于656 nm B．用波長為325 nm的光照射，可使氫原子 圖3－4－2 從n＝1躍遷到n＝2的能級 C．一群處于n＝3能級上的氫原子向低能級躍遷時最多產(chǎn) 生3種譜線 D．用波長為633 nm的光照射，不能使氫原子從n＝2躍遷 到n＝3的能級,答案 CD,借題發(fā)揮 1.一個氫原子和一群氫原子問題 (1)如果是一個氫原子，該氫原子的核外電子在某時刻只能處在某一個可能的軌道上，由這一軌道向另一軌道躍遷時只能有一種光，但可能發(fā)出的光條數(shù)為(n－1)種． (3)若知道每條發(fā)光的能量或頻率，可根據(jù)已知情況判定光線所在區(qū)域．,2．躍遷與電離問題 原子躍遷時，不管是吸收還是輻射光子，其光子的能量都必須等于這兩個能級的能量差．若想把處于某一定態(tài)上的原子的電子電離出去，就需要給原子一定的能量．如基態(tài)氫原子電離，其電離能為13.6 eV，只要能量等于或大于13.6 eV的光子都能被基態(tài)氫原子吸收而電離，只不過入射光子的能量越大，原子電離后產(chǎn)生的電子具有的動能越大．,針對訓練2 如圖3－4－3所示，氫原子從n＞2的某一能級躍遷到n＝2的能級，輻射出能量為2.55 eV的光子，問最少要給基態(tài)的氫原子提供多少電子伏特的能量，才能使它輻射上述能量的光子？請在圖中畫出獲得該能量后的氫原子可能的輻射躍遷圖． 圖3－4－3,答案 12.75 eV 躍遷圖見解析圖 解析 氫原子從n＞2的某一能級躍遷到n＝2的能級，滿足：hν＝En－E2＝2.55 eV En＝hν＋E2＝－0.85 eV 所以n＝4 基態(tài)氫原子要躍遷到n＝4的能級，應提供 ΔE＝E4－E1＝12.75 eV.,躍遷圖如圖所示：,