高中物理第三章原子結(jié)構(gòu)之謎3.4原子的能級結(jié)構(gòu)省公開課一等獎新名師獲獎?wù)n件

第四節(jié)

原子能級結(jié)構(gòu)1/29目標(biāo)導(dǎo)航預(yù)習(xí)導(dǎo)引2/29目標(biāo)導(dǎo)航預(yù)習(xí)導(dǎo)引二一一、能級結(jié)構(gòu)猜測1.能級:原子內(nèi)部不連續(xù)能量.2.躍遷:原子從一個能級改變到另一個能級過程.3.躍遷公式:hν=Em-En.Em、En分別為原子躍遷前后能級,ν為原子輻射或吸收光譜頻率.答案:能級結(jié)構(gòu)猜測是針對線狀譜提出.3/29目標(biāo)導(dǎo)航二一預(yù)習(xí)導(dǎo)引

4/29目標(biāo)導(dǎo)航二一預(yù)習(xí)導(dǎo)引(2)原子輻射光子能量等于兩能級間能量差.(3)因能級不連續(xù)性,致使能級間躍遷產(chǎn)生不連續(xù)譜線.(4)從不一樣高能級躍遷到某一特定能級就形成一個線系.如:n≥3能級躍遷到n=2能級形成巴耳末系;n≥4能級躍遷到n=3能級形成帕邢系等.熒光物質(zhì)在紫外線照射下能夠發(fā)出可見光,應(yīng)怎樣解釋這種現(xiàn)象呢?答案:紫外線光子能量較大,熒光物質(zhì)原子吸收紫外線后,躍遷到了較高能級,在向低能級躍遷時,可能先躍遷到比基態(tài)稍高能級,發(fā)出光子,再躍遷到基態(tài),又發(fā)出光子,發(fā)出光子能量低于紫外線光子能量,屬于可見光.5/29遷移應(yīng)用典題例解一二知識精要思索探究一、玻爾原子理論基本假設(shè)1.第一條假設(shè)——能級(定態(tài))假設(shè)原子只能處于一系列不連續(xù)能量狀態(tài)中,在這些狀態(tài)中原子是穩(wěn)定,電子即使繞核運(yùn)動,但并不向外輻射能量.這些狀態(tài)叫定態(tài).(本假設(shè)是針對原子穩(wěn)定性提出)(1)基態(tài):在正常狀態(tài)下,原子處于最低能級,這時電子在離核最近軌道上運(yùn)動,這種定態(tài)叫基態(tài).(2)激發(fā)態(tài):原子處于較高能級時,電子在離核較遠(yuǎn)軌道上運(yùn)動,這種定態(tài)叫激發(fā)態(tài).除基態(tài)以外定態(tài)都叫激發(fā)態(tài).6/29遷移應(yīng)用典題例解一二知識精要思索探究2.第二條假設(shè)——軌道量子化假設(shè)原子不一樣能量狀態(tài)跟電子沿不一樣圓形軌道繞核運(yùn)動相對應(yīng).原子定態(tài)是不連續(xù),所以電子可能軌道分布也是不連續(xù),如圖所表示.軌道半徑rn=n2r1(n=1,2,3…),式中r1代表第一條(即離核最近)可能軌道半徑,rn代表第n條可能軌道半徑.比如:氫原子電子繞核運(yùn)動時,其最小半徑是0.53×10-10m,不可再小,電子還可能在半徑是2.12×10-10m、4.77×10-10m等軌道上運(yùn)行,但軌道半徑不可能是介于這些數(shù)值中間某個值.7/29遷移應(yīng)用典題例解一二知識精要思索探究3.第三條假設(shè)——躍遷假設(shè)原子從一個定態(tài)(設(shè)能量為En)躍遷到另一個定態(tài)(設(shè)能量為Em)時,它輻射(或吸收)一定頻率光子,光子能量由這兩種定態(tài)能量差決定,即hν=Em-En,這個式子稱為頻率條件公式,也叫輻射條件公式,h為普郎克常量,ν為光子頻率.8/29知識精要遷移應(yīng)用一二思索探究典題例解何為躍遷?躍遷遵照規(guī)律是什么?答案:原子從一個定態(tài)躍遷到另一個定態(tài)時,它輻射或吸收一定頻率光子,光子能量由這兩種定態(tài)能量差決定,即高能級Em

低能級En.可見,電子假如從一個軌道到另一個軌道,不是以螺旋線形式改變半徑大小,而是從一個軌道上“跳躍”到另一個軌道上.玻爾將這種現(xiàn)象叫做電子躍遷.9/29知識精要遷移應(yīng)用一二典題例解思索探究【例1】

(多項(xiàng)選擇)關(guān)于玻爾理論,以下論斷中正確是

(

)A.原子不一樣定態(tài)對應(yīng)于電子沿不一樣圓形軌道繞核運(yùn)動B.當(dāng)原子處于激發(fā)態(tài)時,原子向外輻射能量C.只有當(dāng)原子處于基態(tài)時,原子才不向外輻射能量D.不論當(dāng)原子處于何種定態(tài)時,原子都不向外輻射能量解析:據(jù)玻爾理論第三條假設(shè)知A正確;依據(jù)玻爾理論第一、二條假設(shè)知不論原子處于何種定態(tài),原子都不向外輻射能量,原子只有從一個定態(tài)躍遷到另一個定態(tài)時,才輻射或吸收能量,所以B、C錯誤,D正確.答案:AD10/29遷移應(yīng)用典題例解一二知識精要思索探究(多項(xiàng)選擇)玻爾在他提出原子模型中所作假設(shè)有

(

)A.原子處于含有一定能量定態(tài)中,即使電子做加速運(yùn)動,但不向外輻射能量B.原子不一樣能量狀態(tài)與電子沿不一樣圓軌道繞核運(yùn)動相對應(yīng),而電子可能軌道分布是不連續(xù)C.電子從一個軌道躍遷到另一個軌道時,輻射(或吸收)一定頻率光子D.電子躍遷時輻射光子頻率等于電子繞核做圓周運(yùn)動頻率答案:ABC解析:選項(xiàng)中前三項(xiàng)都是玻爾提出來假設(shè),其關(guān)鍵是原子定態(tài)概念引入與能級躍遷學(xué)說提出,也就是“量子化”概念;原子不一樣能量狀態(tài)與電子繞核運(yùn)動不一樣軌道相對應(yīng),是經(jīng)典理論與量子化概念結(jié)合.11/29遷移應(yīng)用典題例解知識精要思索探究二一二、玻爾理論對氫光譜解釋1.能級定義在玻爾模型中,原子可能狀態(tài)是不連續(xù),所以各狀態(tài)對應(yīng)能量也是不連續(xù).這些能量值叫做能級.2.基態(tài)和激發(fā)態(tài)各狀態(tài)標(biāo)號1、2、3…叫做量子數(shù),通慣用n表示.能量最低狀態(tài)叫做基態(tài),其它狀態(tài)叫做激發(fā)態(tài),基態(tài)能量用E1表示,各激發(fā)態(tài)能量分別用E2、E3…表示.12/29遷移應(yīng)用典題例解知識精要思索探究二一

13/29遷移應(yīng)用典題例解知識精要思索探究二一4.氫原子能級圖氫原子能級圖如圖所表示.

14/29遷移應(yīng)用典題例解知識精要思索探究二一

15/29知識精要遷移應(yīng)用思索探究典題例解二一氫原子從高能級向低能級躍遷時,是不是能級越高,釋放光子能量越大?答案:不一定.氫原子從高能級向低能級躍遷時,所釋放光子能量一定等于能級差,氫原子所處能級高,躍遷時能級差不一定大,釋放光子能量不一定大.16/29知識精要遷移應(yīng)用典題例解思索探究二一【例2】

氫原子能級如圖所表示,已知可見光光子能量范圍為1.62~3.11eV,以下說法錯誤是(

)A.處于n=3能級氫原子能夠吸收任意頻率紫外線,并發(fā)生電離B.大量氫原子從高能級向n=3能級躍遷時,發(fā)出光含有顯著熱效應(yīng)C.大量處于n=4能級氫原子向低能級躍遷時,可能發(fā)出6種不一樣頻率光D.大量處于n=4能級氫原子向低能級躍遷時,可能發(fā)出3種不一樣頻率可見光17/29知識精要遷移應(yīng)用典題例解思索探究二一

18/29遷移應(yīng)用典題例解知識精要思索探究二一氫原子從能級m躍遷到能級n時輻射紅光頻率為ν1,從能級n躍遷到能級k時吸收紫光頻率為ν2,已知普朗克常量為h,若氫原子從能級k躍遷到能級m,則(

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

答案:D解析:氫原子從能級m躍遷到能級n時,輻射紅光,則hν1=Em-En;從能級n躍遷到能級k時,吸收紫光,則hν2=Ek-En.因?yàn)榧t光頻率ν1小于紫光頻率ν2,即hν1<hν2,所以能級k大于能級m.從能級k躍遷到能級m時,輻射光子能量為Ek-Em=hν2-hν1,選項(xiàng)D正確.19/29知識鏈接案例探究1.使原子能級躍遷兩種粒子——光子與實(shí)物粒子原子若是吸收光子能量而被激發(fā),則光子能量必須等于兩能級能量差,不然不被吸收.不存在激發(fā)到n=2時能量有余,而激發(fā)到n=3時能量不足,則可激發(fā)到n=2問題.原子還可吸收外來實(shí)物粒子(比如自由電子)能量而被激發(fā),因?yàn)閷?shí)物粒子動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兩能級能量差值(E=Em-En),均可使原子發(fā)生能級躍遷.

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類題試解

20/29知識鏈接案例探究

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21/29知識鏈接案例探究

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類題試解幻燈片28

22/29知識鏈接案例探究②依據(jù)躍遷原理,分別畫出處于激發(fā)態(tài)氫原子向低能態(tài)躍遷時最多可能躍遷示意圖.③再依據(jù)躍遷能量公式hν=Em-En分別算出幾個頻率光子.4.直接躍遷與間接躍遷原子從一個能量狀態(tài)躍遷到另一個能量狀態(tài)時,有時可能是直接躍遷,有時可能是間接躍遷.兩種情況輻射(或吸收)光子頻率可能不一樣.

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類題試解23/29知識鏈接案例探究5.躍遷與電離原子躍遷時,不論是吸收還是輻射光子,其光子能量都必須等于這兩個能級能量差.若想把處于某一定態(tài)上原子電子電離出去,就需要給原子一定能量.如基態(tài)氫原子電離(即上升n=∞),其電離能為13.6eV,只要能量等于或大于13.6eV光子都能被基態(tài)氫原子吸收而電離,只不過入射光子能量越大,原子電離后產(chǎn)生電子含有動能越大.

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類題試解

24/29(山東理綜)(多項(xiàng)選擇)氫原子能級如圖,當(dāng)氫原子從n=3躍遷到n=2能級時,輻射光波長為656nm.以下判斷正確是(

)A.氫原子從n=2躍遷到n=1能級時,輻射光波長大于656nmB.用波長為325nm光照射,可使氫原子從n=1躍遷到n=2能級案例探究知識鏈接

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類題試解25/29案例探究知識鏈接

思悟升華C.一群處于n=3能級上氫原子向低能級躍遷時最多產(chǎn)生3種譜線D.用波長為633nm光照射,不能使氫原子從n=2躍遷到n=3能級

類題試解26/29

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案例探究知識鏈接

類題試解1.原子能級躍遷時,處于激發(fā)態(tài)原子可能經(jīng)過一次躍遷回到基態(tài);也可能由較高能級激發(fā)態(tài)先躍遷到較低能級激發(fā)態(tài),最終回到基態(tài).一個原子由較高能級回到基態(tài),到底發(fā)生了幾次躍遷,是不確定.2.物質(zhì)中含有大量原子,各個原子躍遷方式也是不統(tǒng)一.有原子可能經(jīng)過