第04節(jié)原子的能級結(jié)構(gòu)

1、【學(xué)習(xí)目標】 1、了解原子的能級、躍遷、能量量子化以及基態(tài)、激發(fā)態(tài)等概念， 2、會計算原子躍遷時吸收或輻射光子的能量. 3、知道氫原子的能級公式，以及能利用此分析一些有關(guān)原子能級的問題。,第四節(jié) 原子的能級結(jié)構(gòu),課前預(yù)習(xí)（完成以下問題、時間5分鐘）,（1）原子核外的電子的躍遷需滿足什么條件？ (2)氫原子從高能級向低能級躍遷需 光子的能量， 從低能級向高能級躍遷需 光子的能量 （3）氫原子能級的表達式 氫原子處于 態(tài)時穩(wěn)定，此時，電子繞原子核做圓周運動的半徑最 ，動能最 ，電勢能最 ， 處于 態(tài)時不穩(wěn)定，會自發(fā)地向外輻射出光子。,玻爾理論的基本假設(shè),軌道能級化假設(shè)：原子的不同能量狀態(tài)跟電子沿不

2、同的圓形軌道繞核運動相對應(yīng)。原子的定態(tài)是不連續(xù)的，因此電子的可能軌道的分布也是不連續(xù)的。 躍遷假設(shè): 當原子從一個能量 為En的定態(tài)躍遷到另一個能量 為Em的定態(tài)時，就要發(fā)射或吸 收一個頻率為 m-n的光子.,EmEn 發(fā)射光子， EmEn 吸收光子,能級結(jié)構(gòu)猜想,能級：原子內(nèi)部不連續(xù)的能量稱為原子的能級。 數(shù)值上等于原子在定態(tài)時的能量值。 躍遷：原子從一個能級變化到另一個能級的過程。 在躍遷的過程中，原子輻射(或吸收)光子的能量為: hv= Em- En Em和En分別為躍遷前后的能級,能級結(jié)構(gòu)猜想,(1)處于高能級的原子會自發(fā) 地向低能級躍遷，并且在 這個過程中輻射光子 。 (2)反之，原

3、子吸收了特定頻 率的光子或者通過其他途 徑獲得能量時便可以從低 能級向高能級躍遷。,氫原子的能級,基態(tài)：在正常狀態(tài)下，氫原子處于最低的能級E1 (n=1),這個最低能級對應(yīng)的定態(tài)稱為基態(tài)。 激發(fā)態(tài)：當電子受到外界激發(fā)時，可從基態(tài)遷到較 高的能級E2，E3上，這些能級對應(yīng)的定態(tài) 稱為激發(fā)態(tài)。 處于激發(fā)態(tài)的原子是不穩(wěn)定的，它會向較低的能級躍遷，躍遷時釋放出來的能量以光子的形色向外輻射，這就是氫原子發(fā)光的現(xiàn)象。原子輻射出的光子的能量等于兩能級間的能量差。,氫原子的能級,由 知道，氫原子輻射光譜的波長取決于兩光譜項之差；而hv=Em-En式則揭示出氫原子輻射光的頻率取決于兩能級之差。 能級與光譜項之間

4、的關(guān)系 最先得出氫原子能級表達式的，是丹麥物理學(xué)家玻爾，他在吸取前人思想的基礎(chǔ)上，通過大膽假設(shè)，推導(dǎo)出氫原子的能級滿足： 式子表明，氫原子的能量是不連續(xù)的，只能取一些定值，也就是說氫原子的能量是量子化的,因此n也被稱為能量量子數(shù)。,n取正整數(shù),氫原子的能級,從 可算出： 所以，上式也可以寫成： 能級間的躍遷產(chǎn)生不連續(xù)的譜線，從不同能級躍遷到某一特定能級就形成一個線系。,以無窮遠處作為零電勢參考位置,以無窮遠處為參考位置,吸 收 能 量,放 出 能 量,氫原子能級結(jié)構(gòu),賴曼系,普豐德系,布喇開系,帕邢系,巴耳末,電子軌道,能級,基態(tài),激發(fā)態(tài),課堂探究（10分鐘）,1、根據(jù)氫原子的能級圖可以推知，

5、一群量子數(shù)為n的氫原子最后躍遷到基態(tài)時，可能發(fā)出的不同頻率的光子數(shù)可用N_計算 2、用光子能量為13.06 eV的光照射一群處于基態(tài)的氫原子，則可能觀測到氫原子發(fā)射的不同波長的光有多少種？,課堂練習(xí),1、氫原子輻射出一個光子后，根據(jù)玻爾理論下述說法中正確的是（ D ） A電子繞核旋轉(zhuǎn)的半徑增大 B.氫原子的能級增大 C氫原子的電勢能增大 D.氫原子的核外電子的速率增大,課堂練習(xí),A,2、用光子能量為E的單色光照射容器中處于基態(tài)的氫原子。停止照射后，發(fā)現(xiàn)該容器內(nèi)的氫能夠釋放出三種不同頻率的光子，它們的頻率由低到高依次為1、2、3，由此可知，開始用來照射容器的單色光的光子能量可以表示為： h1；h3；h(1+2)；h(1+2+3) 以上表示式中（ ） A.只有正確 B.只有正確 C.只有正確 D.只有正確,課堂練習(xí),D,3、氫原子的核外電子從距核較近的軌道躍遷到距核,較遠的軌道過程中( ) A.原子要吸收光子，電子的動能增大，原子的電勢能增大 B.原子要放出光子，電子的動能減小，原子的電勢能減小 C.原子要吸收光子，電子的動能增大，原子的電勢能減小 D.原子要吸收光子，電子的動能減小，原子的電勢能增大,4、氫原子處于量子數(shù)n3的狀態(tài)時，要