第四節(jié)原子的能級結(jié)構(gòu).上課講義

1、第四節(jié)第四節(jié)原子原子(yunz)的能級結(jié)構(gòu)的能級結(jié)構(gòu)第一頁，共18頁。656.3nm486.1nm434.1nm410.2nm為什么不連續(xù)為什么不連續(xù)(linx)的？的？第二頁，共18頁。玻爾的基本玻爾的基本(jbn)(jbn)假設(shè)假設(shè)1.定態(tài)假設(shè)：原子只能處于一系列不連續(xù)的能量定態(tài)假設(shè)：原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，在這些狀態(tài)中，在這些(zhxi)狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的，狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的，電子雖然繞核運動，但并不向外輻射能量。這電子雖然繞核運動，但并不向外輻射能量。這些些(zhxi)狀態(tài)叫定態(tài)狀態(tài)叫定態(tài)依據(jù)：氫原子依據(jù)：氫原子(yunz)(yunz)光譜是分立光譜是分立( (線狀線狀)

2、 )的，原子的，原子(yunz)(yunz)是穩(wěn)定的是穩(wěn)定的設(shè)想：設(shè)想：原子內(nèi)部的能量是不連續(xù)的。原子內(nèi)部的能量是不連續(xù)的。1913年丹麥物理學(xué)家玻爾在盧瑟福核模型基礎(chǔ)上，年丹麥物理學(xué)家玻爾在盧瑟福核模型基礎(chǔ)上，結(jié)合普朗克量子假設(shè)和原子光譜的分立性，提出結(jié)合普朗克量子假設(shè)和原子光譜的分立性，提出假設(shè)：假設(shè)：第三頁，共18頁。3.3.躍遷躍遷(yuqin)(yuqin)假設(shè)假設(shè): :當(dāng)原子從一個能量為當(dāng)原子從一個能量為EnEn的狀的狀態(tài)躍遷態(tài)躍遷(yuqin)(yuqin)到另一個能量為到另一個能量為EmEm的狀態(tài)時，就的狀態(tài)時，就要發(fā)射或吸收一個頻率為要發(fā)射或吸收一個頻率為 的光子的光子. .

3、2.2.軌道能級化假設(shè)：原子的不同軌道能級化假設(shè)：原子的不同(b tn)(b tn)能量狀態(tài)跟電子能量狀態(tài)跟電子沿不同沿不同(b tn)(b tn)的軌道繞核運動相對應(yīng)。電子的軌道的分的軌道繞核運動相對應(yīng)。電子的軌道的分布也是不連續(xù)的。布也是不連續(xù)的。第四頁，共18頁。一、能級一、能級(nngj)結(jié)構(gòu)猜想結(jié)構(gòu)猜想在躍遷的過程中，原子在躍遷的過程中，原子(yunz)(yunz)輻射輻射( (或吸收或吸收) )光子的能量必須為兩個能級能量差光子的能量必須為兩個能級能量差: hv= : hv= Em- EnEm- En能級：原子能級：原子(yunz)(yunz)內(nèi)部不連續(xù)的能量稱為原子內(nèi)部不連續(xù)的能

4、量稱為原子(yunz)(yunz)的能級。的能級。躍遷：躍遷：原子從一個能級變化到另一個能級的過程。原子從一個能級變化到另一個能級的過程。hvEmEn高能級高能級低能級低能級(自發(fā)地自發(fā)地)hvEmEn高能級高能級低能級低能級(吸收能量吸收能量)第五頁，共18頁。二、氫原子的能級二、氫原子的能級(nngj)基態(tài)：在正常狀態(tài)下，氫原子處于基態(tài)：在正常狀態(tài)下，氫原子處于(chy)(chy)最低的能級最低的能級（E1E1）的狀態(tài)，稱為基態(tài)。）的狀態(tài)，稱為基態(tài)。激發(fā)態(tài)：當(dāng)電子受到外界激發(fā)時，可從基態(tài)遷到較激發(fā)態(tài)：當(dāng)電子受到外界激發(fā)時，可從基態(tài)遷到較 高的能級高的能級E2E2，E3E3上，這些上，這些(

5、zhxi)(zhxi)能級對應(yīng)的能級對應(yīng)的狀態(tài)狀態(tài) 稱為激發(fā)態(tài)。稱為激發(fā)態(tài)。處于激發(fā)態(tài)的原子是不穩(wěn)定的，它會向較低的能級處于激發(fā)態(tài)的原子是不穩(wěn)定的，它會向較低的能級自發(fā)自發(fā)地地躍遷，躍遷時釋放出來的能量以光子的形式向外輻射躍遷，躍遷時釋放出來的能量以光子的形式向外輻射. .這這就是就是氫原子發(fā)出光譜的原因氫原子發(fā)出光譜的原因第六頁，共18頁。上式表明：氫原子的能量是不連續(xù)的，只能取一些上式表明：氫原子的能量是不連續(xù)的，只能取一些(yxi)(yxi)定值，也就是說氫原子的能量是量子化的定值，也就是說氫原子的能量是量子化的, ,因此因此n n也被稱為能量量子數(shù)。也被稱為能量量子數(shù)。 ,n,nRhc

6、En321 2 n取正整數(shù)取正整數(shù)丹麥物理學(xué)家玻爾在吸取前人思想的基礎(chǔ)丹麥物理學(xué)家玻爾在吸取前人思想的基礎(chǔ)(jch)上，上，推導(dǎo)出氫原子的能級滿足：推導(dǎo)出氫原子的能級滿足：第七頁，共18頁。,n,nRhcEn321 2 eVEeVEeVE51. 140. 36 .13321, 3 , 2 , 1 ,21nnEEn取無窮遠(yuǎn)為零電勢取無窮遠(yuǎn)為零電勢(dinsh)點上式也可以寫成：點上式也可以寫成：從從 可算出：可算出：.第八頁，共18頁。點點0eV10 .2eV12 .1eV12 .8eV吸吸收收能能量量放放出出能能量量氫原子能級氫原子能級(nngj)(nngj)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)-3.4eV-1.51eV

7、-0.85eV-0.54eV0 eV-13.6eV賴曼系賴曼系普豐德系普豐德系布喇開系布喇開系帕邢系帕邢系巴耳末巴耳末第九頁，共18頁。1E1n2n3n4n2E3E4E12rnrn原子的能量指什么？原子的能量指什么？第十頁，共18頁。nEEhv nEhv 即：221mvEhvnEEE第十一頁，共18頁。例：例：1.用用15ev的電磁波照射的電磁波照射(zhosh)處于基態(tài)的氫處于基態(tài)的氫原子，則電子被電離且獲得原子，則電子被電離且獲得 ev的動能。的動能。1.4第十二頁，共18頁。656.3nm486.1nm434.1nm410.2nm第十三頁，共18頁。nmEEhv 自發(fā)地吸收能量221mv

8、Ehv第十四頁，共18頁。,n,nEEn321 21 eVE6 .131其中(qzhng)激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)基態(tài)基態(tài)12rnrn第十五頁，共18頁。1.一群氫原子處于一群氫原子處于(chy)量子數(shù)為量子數(shù)為4的激發(fā)態(tài)時，可能輻的激發(fā)態(tài)時，可能輻射出的光譜線條數(shù)為射出的光譜線條數(shù)為 ，一個氫原子處于，一個氫原子處于(chy)量量子數(shù)子數(shù)4的激發(fā)態(tài)時，最多可能輻射出的光譜線條數(shù)為的激發(fā)態(tài)時，最多可能輻射出的光譜線條數(shù)為 。1n24C練習(xí)練習(xí)(linx)3如果(rgu)把量子數(shù)改為n，結(jié)果如何？2nC2) 1( nn或2. 大量原子從大量原子從n=5的激發(fā)態(tài)向低能級躍遷時，產(chǎn)生的激發(fā)態(tài)向低能級躍遷時，產(chǎn)生

9、 的光譜數(shù)有的光譜數(shù)有( ) A. 4條；條； B. 7條；條； C. 9條；條； D. 10條條D第十六頁，共18頁。3.下面關(guān)于玻爾理論的解釋中下面關(guān)于玻爾理論的解釋中, 正確的說法是正確的說法是( )A.原子只能處于一系列不連續(xù)的狀態(tài)中，每個狀態(tài)都原子只能處于一系列不連續(xù)的狀態(tài)中，每個狀態(tài)都對應(yīng)一定的能量；對應(yīng)一定的能量；B.原子中，雖然核外電子不斷做加速運動，但只要能原子中，雖然核外電子不斷做加速運動，但只要能量狀態(tài)不改變，就會向外輻射能量；量狀態(tài)不改變，就會向外輻射能量；C.原子從一種定態(tài)躍遷原子從一種定態(tài)躍遷(yuqin)到另一種定態(tài)時，一到另一種定態(tài)時，一定要輻射一定頻率的光子；

10、定要輻射一定頻率的光子；D.原子的每一個能量狀態(tài)都對應(yīng)一個電子軌道，并且原子的每一個能量狀態(tài)都對應(yīng)一個電子軌道，并且這些軌道是不連續(xù)的。這些軌道是不連續(xù)的。AD第十七頁，共18頁。4. 根據(jù)玻爾理論，氫原子中，量子數(shù)根據(jù)玻爾理論，氫原子中，量子數(shù)n越大，則下列說法中越大，則下列說法中正確的是（正確的是（ ）A.電子電子(dinz)軌道半徑越大；軌道半徑越大； B.核外電子核外電子(dinz)的速率的速率越大；越大；C.氫原子能級的能量越大；氫原子能級的能量越大； D.核外電子核外電子(dinz)的電勢能越的電勢能越大。大。ACD5. 按照玻爾理論，一個按照玻爾理論，一個(y )氫原子中的電子從一半徑為氫原子中的電子從一半徑為 ra的圓軌道自發(fā)地直接躍遷到一半徑為的圓軌道自發(fā)地直接躍遷到一半徑為rb的圓軌道上，