專題六原子結(jié)構(gòu)與能躍遷

專題六原子結(jié)構(gòu)與能躍遷3月28日一、學(xué)問盤點(diǎn)1、電子的發(fā)覺:湯姆生通過對(duì)陰極射線的討論,確定了射線的帶電性質(zhì)并通過試驗(yàn)奇妙地測(cè)出了這種射線的比荷,確定了它是一種帶負(fù)電的,質(zhì)量很小的粒子,并把它命名為電子。

湯姆生被稱為電子之父。

電子的發(fā)出讓人們熟悉到,原子還可以再分,電子是組成原子的一部分。

2、核式結(jié)構(gòu)模型的建立:盧瑟福通過對(duì)α粒子散射試驗(yàn)的討論,提出了核式結(jié)構(gòu)模型,很好地解釋了試驗(yàn)現(xiàn)象,被人們所接受。

1α粒子散射試驗(yàn):用α粒子小粒子轟擊金原子大原子,用電子顯微鏡觀看發(fā)覺,絕大多數(shù)α粒子不偏轉(zhuǎn),有少數(shù)α粒子會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn),極少數(shù)α粒子會(huì)發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)甚至被彈回。

為什么用α粒子散射試驗(yàn)討論原子結(jié)構(gòu)原子結(jié)構(gòu)無(wú)法直接觀看到,要用高速粒子進(jìn)行轟擊,依據(jù)粒子的散射狀況分析推斷原子的結(jié)構(gòu),而α粒子有足夠的能量,可以穿過原子,并且利用熒光作用可觀看α粒子的散射狀況,所以選取α粒子進(jìn)行散射試驗(yàn).2核式結(jié)構(gòu)模型:原子由集中了全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量的原子核及核外電子組成,原子直徑的數(shù)量級(jí)為10-10,原子核直徑的數(shù)量級(jí)為10-15。

3、氫原子光譜:氫原子的光譜是一系列不連續(xù)的譜線,其中巴耳末系有四條譜線在可見光區(qū)域內(nèi)。

原子光譜分析是鑒別物質(zhì)的一種重要方法,原子光譜被稱為原子的“指紋”。

4、氫原子的能級(jí)結(jié)構(gòu)與躍遷:玻爾的原子理論——三條假設(shè)1“定態(tài)假設(shè)”:原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中,在這些狀態(tài)中,電子雖做變速運(yùn)動(dòng),但并不向外輻射電磁波,這樣的相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)稱為定態(tài)。

定態(tài)假設(shè)實(shí)際上只是給經(jīng)典的電磁理論限制了適用范圍:原子中電子繞核轉(zhuǎn)動(dòng)處于定態(tài)時(shí)不受該理論的制約。

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2“躍遷假設(shè)”:電子繞核轉(zhuǎn)動(dòng)處于定態(tài)時(shí)不輻射電磁波,但電子在兩個(gè)不同定態(tài)間發(fā)生躍遷時(shí),卻要輻射汲取電磁波光子,其頻率由兩個(gè)定態(tài)的能量差值打算=-。

躍遷假設(shè)對(duì)發(fā)光吸光從微觀原子等級(jí)上給出了解釋。

3“軌道量子化假設(shè)”:由于能量狀態(tài)的不連續(xù),因此電子繞核轉(zhuǎn)動(dòng)的軌道半徑也不能任意取值,必需滿意1,2,3。

2軌道量子化假設(shè)把量子觀念引入原子理論,這是玻爾的原子理論之所以勝利的根本緣由。

氫原子能級(jí)及氫光譜1氫原子能級(jí):原子各個(gè)定態(tài)對(duì)應(yīng)的能量是不連續(xù)的,這些能量值叫做能級(jí)。

1①能級(jí)公式:;211②半徑公式:21010。

112氫原子的能級(jí)圖3氫光譜在氫光譜中,=2,3,4,5,……向=1躍遷發(fā)光形成賴曼線系;=3,4,5,6向=2躍遷發(fā)光形成巴耳末線系;=4,5,6,7……向=3躍遷發(fā)光形成帕邢線系;=5,6,7,8……向=4躍遷發(fā)光形成布喇開線系,其中只有巴耳末線系的前4條譜線落在可見光區(qū)域內(nèi)。

幾個(gè)重要的關(guān)系式11能級(jí)公式2122躍遷公式21*3半徑公式2101011*4動(dòng)能跟的關(guān)系-可編輯修改-:..。

22121由得22222211*5速度跟的關(guān)系2*6周期跟的關(guān)系33關(guān)系式3456只作了解,56式與衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)類似。

氫原子怎樣汲取能量由低能級(jí)向高能級(jí)躍遷此類問題可分為三種狀況:1光子照耀氫原子,當(dāng)光子的能量小于電離能時(shí),只能滿意光子的能量為兩定態(tài)間能級(jí)差時(shí)才能被汲取.2光子照耀氫原子,當(dāng)光子的能量大于電離能時(shí),任何能量的光子都能被汲取,汲取的能量一部分用來使電子電離,另一部分可用來增加電子離開核的吸引后的動(dòng)能.3當(dāng)粒子與原子碰撞如電子與氫原子碰撞時(shí),由于粒子的動(dòng)能可全部或部分被氫原子汲取,故只要入射粒子的動(dòng)能大于或等于原子兩能級(jí)的能量差,就可以使原子受激發(fā)而向高能級(jí)躍遷二、典例分析例1在盧瑟福的α粒子散射試驗(yàn)中,有少數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn),其緣由是,,可能觀測(cè)到氫原子放射的不同波長(zhǎng)的光最多有多少種:若把本題中的“一群”改為“一個(gè)”,狀況又如何-可編輯修改-:..。

例3圖中畫出了氫原子的4個(gè)能級(jí),并注明白相應(yīng)的能量處在=4的能級(jí)的一群氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí),能夠發(fā)出若干種不同頻率的光波。

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在這些光波中。

能夠從金屬鉀的表面打出光電子的總共有,已知,則原子要汲取光子,電子的動(dòng)能增大,電勢(shì)能增大。

,電子的動(dòng)能減小,電勢(shì)能減小。

,電子的動(dòng)能增加,電勢(shì)能減小。

,電子的動(dòng)能減小,電勢(shì)能增大。

三、,某原子的電子從能量為的軌道躍遷到能量為′的軌道,輻射出波長(zhǎng)為λ的光,以表示普朗克常量,表示真空中的光速,則′等于-可編輯修改-:..。

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下列四個(gè)能級(jí)圖,正確代表氫原子能級(jí)的是1-可編輯修改-:..。

3、氫原子的能級(jí)是氫原子處于各個(gè)定態(tài)時(shí)的能量值,它包括氫原子系統(tǒng)的電勢(shì)能和電子在軌道上運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能。

氫原子的電子由外層軌道躍遷到內(nèi)層軌道時(shí),,,,電子的動(dòng)能減小4、原子從一個(gè)能級(jí)躍遷到一個(gè)較低的能級(jí)時(shí),有可能不放射光子,例如在某種條件下,鉻原子的=2能級(jí)上的電子躍遷到=1能級(jí)上時(shí)并不放射光子,而是將相應(yīng)的能量轉(zhuǎn)交給=4能級(jí)上的電子,使之脫離原子,這種現(xiàn)象叫做俄歇效應(yīng),=-,式中=1,2,3…表示不同能級(jí),-可編輯修改-:..。

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、氫原子的能級(jí)如圖所示,~處于=3能級(jí)的氫原子可以汲取任意頻率的紫外線,并發(fā)生電離大量氫原子從高能級(jí)向=3能級(jí)躍遷時(shí),發(fā)出的光具有顯著的熱效應(yīng)大量處于=4能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí),可能發(fā)出6種不同頻率的光大量處于=4能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí),可能發(fā)出3種不同頻率的可見光-可編輯修改-: