《人教版高中物理 18.4玻尔的原子模型（精讲优练课型）课件 新人教选修35.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《人教版高中物理 18.4玻尔的原子模型（精讲优练课型）课件 新人教选修35.ppt（56页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、4玻尔的原子模型2021/8/9 星期一1一、玻尔原子理论的基本假设一、玻尔原子理论的基本假设1.轨道量子化轨道量子化:(1)原子中的电子在原子中的电子在_的作用下的作用下,绕原子核做绕原子核做_。(2)电子运行轨道的半径不是任意的电子运行轨道的半径不是任意的,也就是说电子的轨道是也就是说电子的轨道是_(A.连续变化连续变化B.量子化量子化)的。的。(3)电子在这些轨道上绕核的转动是电子在这些轨道上绕核的转动是_的的,不产生不产生_。库仑引力库仑引力圆周运动圆周运动B稳定稳定电磁辐射电磁辐射2021/8/9 星期一22.定态定态:(1)当电子在不同轨道上运动时当电子在不同轨道上运动时,原子处于
2、不同的状态原子处于不同的状态,原子在不同原子在不同的状态中具有不同的能量的状态中具有不同的能量,即原子的能量是即原子的能量是_的的,这些量子化这些量子化的能量值叫作的能量值叫作_。(2)原子中这些具有确定能量的稳定状态原子中这些具有确定能量的稳定状态,称为称为_。能量最低的。能量最低的状态叫作状态叫作_,其他的状态叫作其他的状态叫作_。量子化量子化能级能级定态定态基态基态激发态激发态2021/8/9 星期一33.跃迁跃迁:当电子从能量较高的定态轨道当电子从能量较高的定态轨道(其能量记为其能量记为Em)跃迁到能量较跃迁到能量较低的定态轨道低的定态轨道(能量记为能量记为En,mn)时时,会放出能量
3、为会放出能量为h的光子的光子,这个光这个光子的能量由前后两个能级的能量差决定子的能量由前后两个能级的能量差决定,即即h=_,该式被称为频该式被称为频率条件率条件,又称辐射条件。反之又称辐射条件。反之,当电子吸收光子时会从较低的能量态当电子吸收光子时会从较低的能量态跃迁到较高的能量态跃迁到较高的能量态,吸收的光子能量同样由频率条件决定。吸收的光子能量同样由频率条件决定。Em-En2021/8/9 星期一4【判一判判一判】(1)玻尔认为电子运行轨道半径是任意的玻尔认为电子运行轨道半径是任意的,就像人造地球卫星就像人造地球卫星,能量大一能量大一些些,轨道半径就会大点。轨道半径就会大点。()(2)玻尔
4、认为原子的能量是量子化的玻尔认为原子的能量是量子化的,不能连续取值。不能连续取值。()(3)当电子从能量较高的定态轨道跃迁到能量较低的定态轨道时当电子从能量较高的定态轨道跃迁到能量较低的定态轨道时,会放会放出任意能量的光子。出任意能量的光子。()2021/8/9 星期一5提示提示:(1):(1)。玻尔认为电子运行轨道是量子化的。玻尔认为电子运行轨道是量子化的,轨道半径不是任意轨道半径不是任意的的,只有半径大小符合一定条件时只有半径大小符合一定条件时,轨道才是有可能的。轨道才是有可能的。(2)(2)。玻尔认为电子运行轨道是量子化的。玻尔认为电子运行轨道是量子化的,原子的能量是量子化的原子的能量是
5、量子化的,不能连续取值。不能连续取值。(3)(3)。当电子从能量较高的定态轨道跃迁到能量较低的定态轨道时。当电子从能量较高的定态轨道跃迁到能量较低的定态轨道时,会放出符合辐射条件的光子。会放出符合辐射条件的光子。2021/8/9 星期一6二、玻尔理论对氢光谱的解释二、玻尔理论对氢光谱的解释1.氢原子的能级图氢原子的能级图:2021/8/9 星期一72.解释巴耳末公式解释巴耳末公式:(1)按照玻尔理论按照玻尔理论,原子从高能级原子从高能级(如从如从E3)跃迁到低能级跃迁到低能级(如到如到E2)时时辐射的光子的能量为辐射的光子的能量为h=_。(2)巴耳末公式中的正整数巴耳末公式中的正整数n和和2正
6、好代表能级跃迁之前和之后所正好代表能级跃迁之前和之后所处的处的_的量子数的量子数n和和2。并且理论上的计算和实验测量的。并且理论上的计算和实验测量的_符合得很好。符合得很好。E3-E2定态轨道定态轨道里德伯常量里德伯常量2021/8/9 星期一83.解释气体导电发光解释气体导电发光:通常情况下通常情况下,原子处于基态原子处于基态,基态是最稳定的基态是最稳定的,原子受到电子的撞击原子受到电子的撞击,有可能向上跃迁到有可能向上跃迁到_,处于激发态的原处于激发态的原子是子是_的的,会自发地向能量较低的能级跃迁会自发地向能量较低的能级跃迁,放出放出_,最终回到最终回到基态。基态。激发态激发态不稳定不稳
7、定光子光子2021/8/9 星期一94.解释氢原子光谱的不连续性解释氢原子光谱的不连续性:原子从较高能级向低能级跃迁时放原子从较高能级向低能级跃迁时放出光子的能量等于前后出光子的能量等于前后_,由于原子的能级是由于原子的能级是_的的,所以所以放出的光子的能量也是放出的光子的能量也是_的的,因此原子的发射光谱只有一些分立因此原子的发射光谱只有一些分立的亮线。的亮线。5.解释不同原子具有不同的特征谱线解释不同原子具有不同的特征谱线:不同的原子具有不同的结构不同的原子具有不同的结构,_各不相同各不相同,因此辐射因此辐射(或吸收或吸收)的的_也不相同。也不相同。两能级差两能级差分立分立分立分立能级能级
8、光子频率光子频率2021/8/9 星期一10【判一判判一判】(1)玻尔理论能很好地解释氢原子的巴耳末线系。玻尔理论能很好地解释氢原子的巴耳末线系。()(2)处于基态的原子是不稳定的处于基态的原子是不稳定的,会自发地向其他能级跃迁会自发地向其他能级跃迁,放出光子。放出光子。()(3)不同的原子具有相同的能级不同的原子具有相同的能级,原子跃迁时辐射的光子频率是相同的。原子跃迁时辐射的光子频率是相同的。()2021/8/9 星期一11提示提示:(1):(1)。玻尔理论能很好地解释氢原子的巴耳末线系。玻尔理论能很好地解释氢原子的巴耳末线系,甚至预言甚至预言氢原子的其他谱线。氢原子的其他谱线。(2)(2
9、)。处于基态的原子是最稳定的。处于基态的原子是最稳定的。(3)(3)。不同的原子具有不同的能级。不同的原子具有不同的能级,原子跃迁时辐射的光子频率也不原子跃迁时辐射的光子频率也不相同。相同。2021/8/9 星期一12三、玻尔理论的局限性三、玻尔理论的局限性1.玻尔理论的成功之处玻尔理论的成功之处:玻尔理论第一次将玻尔理论第一次将_引入原子领域引入原子领域,提出了提出了_和和_的概念的概念,成功地解释了氢原子光谱的实验规律。成功地解释了氢原子光谱的实验规律。2.玻尔理论的局限性玻尔理论的局限性:保留了保留了_的观念的观念,仍然把电子的运动仍然把电子的运动看作经典力学描述下的看作经典力学描述下的
10、_。3.电子云电子云:原子中电子的坐标没有确定的值原子中电子的坐标没有确定的值,我们只能说某时刻电子在我们只能说某时刻电子在某点附近单位体积内出现的概率是多少某点附近单位体积内出现的概率是多少,如果用疏密不同的点表示电如果用疏密不同的点表示电子在各个位置出现的概率子在各个位置出现的概率,画出图来就像云雾一样画出图来就像云雾一样,故称故称_。量子观念量子观念定态定态跃迁跃迁经典粒子经典粒子轨道运动轨道运动电子云电子云2021/8/9 星期一13【判一判判一判】(1)玻尔第一次提出了量子化的观念。玻尔第一次提出了量子化的观念。()(2)玻尔的原子理论模型可以很好地解释氦原子的光谱现象。玻尔的原子理
11、论模型可以很好地解释氦原子的光谱现象。()(3)电子的实际运动并不是具有确定坐标的质点的轨道运动。电子的实际运动并不是具有确定坐标的质点的轨道运动。()2021/8/9 星期一14提示提示:(1):(1)。玻尔第一次将量子观念引入原子的领域。玻尔第一次将量子观念引入原子的领域。(2)(2)。玻尔的原子理论模型成功地解释了氢原子的光谱规律。玻尔的原子理论模型成功地解释了氢原子的光谱规律,但对于但对于稍微复杂的氦原子稍微复杂的氦原子,玻尔理论则无法解释它的光谱现象。玻尔理论则无法解释它的光谱现象。(3)(3)。原子中电子的坐标没有确定的值。原子中电子的坐标没有确定的值,电子的实际运动并不是具有电子
12、的实际运动并不是具有确定坐标的质点的轨道运动。确定坐标的质点的轨道运动。2021/8/9 星期一15一、对玻尔理论的理解一、对玻尔理论的理解思考探究思考探究:如图所示为分立轨道示意图。如图所示为分立轨道示意图。2021/8/9 星期一16(1)电子的轨道有什么特点电子的轨道有什么特点?(2)氢原子只有一个电子氢原子只有一个电子,电子在这些轨道间跃迁时会伴随什么现象发电子在这些轨道间跃迁时会伴随什么现象发生生?提示提示:(1)电子的轨道不是连续的电子的轨道不是连续的,是量子化的是量子化的,即只有半径的大小符合一即只有半径的大小符合一定条件时定条件时,这样的半径才是有可能的。这样的半径才是有可能的
13、。(2)电子从高能量的轨道跃迁到低能量的轨道时电子从高能量的轨道跃迁到低能量的轨道时,会放出光子会放出光子,当电子从当电子从低能量的轨道跃迁到高能量的轨道时低能量的轨道跃迁到高能量的轨道时,会吸收光子。会吸收光子。2021/8/9 星期一17【归纳总结归纳总结】1.轨道量子化轨道量子化:轨道半径只能够是一些不连续的、某些分立的数值。轨道半径只能够是一些不连续的、某些分立的数值。氢原子各条可能轨道上的半径氢原子各条可能轨道上的半径rn=n2r1(n=1,2,3)其中其中n是正整数是正整数,r1是离核最近的可能的轨道半径是离核最近的可能的轨道半径,r1=0.5310-10m。其。其余可能的轨道半径
14、还有余可能的轨道半径还有0.212nm、0.477nm不可能出现介于这些轨道不可能出现介于这些轨道半径之间的其他值。这样的轨道形式称为轨道量子化。半径之间的其他值。这样的轨道形式称为轨道量子化。2021/8/9 星期一182.能量量子化能量量子化:(1)电子在可能轨道上运动时电子在可能轨道上运动时,虽然是变速运动虽然是变速运动,但它并不释放能量但它并不释放能量,原子原子是稳定的是稳定的,这样的状态也称之为定态。这样的状态也称之为定态。2021/8/9 星期一19(2)由于原子的可能状态由于原子的可能状态(定态定态)是不连续的是不连续的,具有的能量也是不连续具有的能量也是不连续的。这样的能量值的
15、。这样的能量值,称为能级称为能级,能量最低的状态称为基态能量最低的状态称为基态,基态最稳基态最稳定定,其他的状态叫作激发态其他的状态叫作激发态,对氢原子对氢原子,以无穷远处为势能零点时以无穷远处为势能零点时,其其能级公式能级公式En=E1(n=1,2,3)其中其中E1代表氢原子的基态的能级代表氢原子的基态的能级,即电子在离核最近的可能轨道上运即电子在离核最近的可能轨道上运动时原子的能量值动时原子的能量值,E1=-13.6eV。n是正整数是正整数,称为量子数。量子数称为量子数。量子数n越越大大,表示能级越高。表示能级越高。(3)原子的能量包括原子的能量包括:原子的原子核与电子所具有的电势能和电子
16、运动原子的原子核与电子所具有的电势能和电子运动的动能。的动能。2021/8/9 星期一203.跃迁跃迁:原子从一种定态原子从一种定态(设能量为设能量为E2)跃迁到另一种定态跃迁到另一种定态(设能量为设能量为E1)时时,它辐射它辐射(或吸收或吸收)一定频率的光子一定频率的光子,光子的能量由这两种定态光子的能量由这两种定态的能量差决定的能量差决定,高能级高能级Em 低能级低能级En。可见可见,电子如果从一个轨道到另一个轨道电子如果从一个轨道到另一个轨道,不是以螺旋线的形式改变半不是以螺旋线的形式改变半径大小的径大小的,而是从一个轨道上而是从一个轨道上“跳跃跳跃”到另一个轨道上。玻尔将这种到另一个轨
17、道上。玻尔将这种现象叫作电子的跃迁。现象叫作电子的跃迁。2021/8/9 星期一21【典例示范典例示范】(多选多选)由玻尔理论可知由玻尔理论可知,下列说法中正确的是下列说法中正确的是()A.电子绕核运动有加速度电子绕核运动有加速度,就要向外辐射电磁波就要向外辐射电磁波B.处于定态的原子处于定态的原子,其电子做变速运动其电子做变速运动,但它并不向外辐射能量但它并不向外辐射能量C.原子内电子的可能轨道是连续的原子内电子的可能轨道是连续的D.原子的轨道半径越大原子的轨道半径越大,原子的能量越大原子的能量越大2021/8/9 星期一22【解题探究解题探究】(1)如何解释原子的稳定存在如何解释原子的稳定
18、存在?(2)怎样确定原子发光时光子的能量怎样确定原子发光时光子的能量?提示提示:(1)原子处在某一可能状态时不产生电磁辐射。原子处在某一可能状态时不产生电磁辐射。(2)原子发光时原子发光时,辐射光子的能量等于两能级的能量差。辐射光子的能量等于两能级的能量差。2021/8/9 星期一23【正确解答正确解答】选选B B、D D。按照经典物理学的观点。按照经典物理学的观点,电子绕核运动有加速电子绕核运动有加速度度,一定会向外辐射电磁波一定会向外辐射电磁波,很短时间内电子的能量就会消失很短时间内电子的能量就会消失,与客观与客观事实相矛盾事实相矛盾,由玻尔假设可知选项由玻尔假设可知选项A A、C C错错
19、,B,B正确正确;原子轨道半径越大原子轨道半径越大,原子能量越大原子能量越大,选项选项D D正确。正确。2021/8/9 星期一24【过关训练过关训练】1.(多选多选)关于玻尔理论关于玻尔理论,以下叙述正确的是以下叙述正确的是()A.原子的不同定态对应于电子沿不同的圆形轨道绕核运动原子的不同定态对应于电子沿不同的圆形轨道绕核运动B.当原子处于激发态时当原子处于激发态时,原子向外辐射能量原子向外辐射能量C.只有当原子处于基态时只有当原子处于基态时,原子才不向外辐射能量原子才不向外辐射能量D.不论当原子处于何种定态时不论当原子处于何种定态时,原子都不向外辐射能量原子都不向外辐射能量2021/8/9
20、 星期一25【解析解析】选选A A、D D。据玻尔理论假设知选项。据玻尔理论假设知选项A A正确。不论原子处于何种正确。不论原子处于何种定态定态,原子都不向外辐射能量原子都不向外辐射能量,原子只有从一个定态跃迁到另一个定态原子只有从一个定态跃迁到另一个定态时时,才辐射或吸收能量才辐射或吸收能量,所以选项所以选项B B、C C错错,D,D正确。正确。2021/8/9 星期一262.(2020昆明高二检测昆明高二检测)在氢原子光谱中在氢原子光谱中,电子从较高能级跃迁到电子从较高能级跃迁到n=2能能级发出的谱线属于巴耳末系。若一群氢原子自发跃迁时发出的谱线中级发出的谱线属于巴耳末系。若一群氢原子自发
21、跃迁时发出的谱线中只有两条属于巴耳末系只有两条属于巴耳末系,则这群氢原子自发跃迁时最多可能发出多少则这群氢原子自发跃迁时最多可能发出多少条不同频率的谱线条不同频率的谱线()A.2B.5C.4D.62021/8/9 星期一27【解析解析】故故D D。氢原子光谱中只有两条属于巴耳末系。氢原子光谱中只有两条属于巴耳末系,即是从即是从n=3,n=4n=3,n=4轨道跃迁到轨道跃迁到n=2n=2轨道轨道,故电子的较高能级应该是在故电子的较高能级应该是在n=4n=4的能级上。然后的能级上。然后从从n=4n=4向向n=3,n=2,n=1n=3,n=2,n=1跃迁跃迁,从从n=3n=3向向n=2,n=1,n=
22、2,n=1,从从n=2n=2向向n=1n=1跃迁跃迁,故这群故这群氢原子自发跃迁时最多能发出氢原子自发跃迁时最多能发出 =6=6条不同频率的谱线。条不同频率的谱线。2021/8/9 星期一28【补偿训练补偿训练】1.(多选多选)如图所示给出了氢原子的如图所示给出了氢原子的6种可能的跃迁种可能的跃迁,则它们发出的光则它们发出的光()A.a的波长最长的波长最长B.d的波长最长的波长最长C.f比比d光子能量大光子能量大D.a频率最小频率最小【解析解析】选选A、C、D。能级差越大。能级差越大,对应的光子的能量越大对应的光子的能量越大,频率越大频率越大,波长越小。波长越小。2021/8/9 星期一292
23、.(多选多选)按照玻尔原子理论按照玻尔原子理论,下列表述正确的是下列表述正确的是()A.核外电子运动轨道半径可取任意值核外电子运动轨道半径可取任意值B.氢原子中的电子离原子核越远氢原子中的电子离原子核越远,氢原子的能量越大氢原子的能量越大C.电子跃迁时电子跃迁时,辐射或吸收光子的能量由能级的能量差决定辐射或吸收光子的能量由能级的能量差决定,即即h=|Em-En|D.氢原子从激发态向基态跃迁的过程氢原子从激发态向基态跃迁的过程,可能辐射能量可能辐射能量,也可能吸收能量也可能吸收能量2021/8/9 星期一30【解析解析】选选B B、C C。根据玻尔理论。根据玻尔理论,核外电子运动的轨道半径是确定
24、的核外电子运动的轨道半径是确定的值值,而不是任意值而不是任意值,A,A错误错误;氢原子中的电子离原子核越远氢原子中的电子离原子核越远,能级越高能级越高,能能量越大量越大,B,B正确正确;由跃迁规律可知由跃迁规律可知C C正确正确;氢原子从激发态向基态跃迁的氢原子从激发态向基态跃迁的过程中过程中,应辐射能量应辐射能量,D,D错误。错误。2021/8/9 星期一31二、氢原子的跃迁规律二、氢原子的跃迁规律思考探究思考探究:如图所示为氢原子能级图。如图所示为氢原子能级图。2021/8/9 星期一32(1)当氢原子处于基态时当氢原子处于基态时,氢原子的能量是多少氢原子的能量是多少?(2)如果氢原子吸收
25、的能量大于如果氢原子吸收的能量大于13.6eV,会出现什么现象会出现什么现象?提示提示:(1)当氢原子处于基态时当氢原子处于基态时,氢原子的能量最小氢原子的能量最小,是是-13.6eV。(2)如果氢原子吸收的能量大于如果氢原子吸收的能量大于13.6eV,会出现电离现象。会出现电离现象。2021/8/9 星期一33【归纳总结归纳总结】1.能级图的理解能级图的理解:(1)能级图中能级图中n称为量子数称为量子数,E1代表氢原子的基态能量代表氢原子的基态能量,即量子数即量子数n=1时对时对应的能量应的能量,其值为其值为-13.6eV。En代表电子在第代表电子在第n个轨道上运动时的能量。个轨道上运动时的
26、能量。(2)作能级图时作能级图时,能级横线间的距离和相应的能级差相对应能级横线间的距离和相应的能级差相对应,能级差越大能级差越大,间隔越宽间隔越宽,所以量子数越大所以量子数越大,能级越密能级越密,竖直线的箭头表示原子跃迁方向竖直线的箭头表示原子跃迁方向,长度表示辐射光子能量的大小长度表示辐射光子能量的大小,n=1是原子的基态是原子的基态,n是原子电离时是原子电离时对应的状态。对应的状态。2021/8/9 星期一342.能级跃迁能级跃迁:处于激发态的原子是不稳定的处于激发态的原子是不稳定的,它会自发地向较低能级它会自发地向较低能级跃迁跃迁,经过一次或几次跃迁到达基态。所以一群氢原子处于量子数为经
27、过一次或几次跃迁到达基态。所以一群氢原子处于量子数为n的激发态时的激发态时,可能辐射出的光谱线条数为可能辐射出的光谱线条数为 3.光子的发射光子的发射:原子由高能级向低能级跃迁时以光子的形式放出能量原子由高能级向低能级跃迁时以光子的形式放出能量,发射光子的频率由下式决定。发射光子的频率由下式决定。h=Em-En(Em、En是始末两个能级且是始末两个能级且mn)能级差越大能级差越大,放出光子的频率就越高。放出光子的频率就越高。2021/8/9 星期一354.使原子能级跃迁的两种粒子使原子能级跃迁的两种粒子光子与实物粒子光子与实物粒子:(1)原子若是吸收光子的能量而被激发原子若是吸收光子的能量而被
28、激发,其光子的能量必须等于两能级其光子的能量必须等于两能级的能量差的能量差,否则不被吸收否则不被吸收,不存在激发到不存在激发到n能级时能量有余能级时能量有余,而激发到而激发到n+1时能量不足时能量不足,则可激发到则可激发到n能级的问题。能级的问题。(2)原子还可吸收外来实物粒子原子还可吸收外来实物粒子(例如例如,自由电子自由电子)的能量而被激发的能量而被激发,由于由于实物粒子的动能可部分地被原子吸收实物粒子的动能可部分地被原子吸收,所以只要入射粒子的能量大于所以只要入射粒子的能量大于两能级的能量差值两能级的能量差值(E=En-Ek),就可使原子发生能级跃迁。就可使原子发生能级跃迁。2021/8
29、/9 星期一365.原子的能量及变化规律原子的能量及变化规律:(1)原子中的能量原子中的能量:En=Ekn+Epn。(2)氢原子中电子绕核运动时氢原子中电子绕核运动时:2021/8/9 星期一37(3)当电子的轨道半径增大时当电子的轨道半径增大时,库仑引力做负功库仑引力做负功,原子的电势能增大原子的电势能增大,反之反之电势能减小。电子在可能的轨道上绕核运动时电势能减小。电子在可能的轨道上绕核运动时,r增大增大,则则Ek减小减小,Ep增大增大,E增大增大;反之反之,r减小减小,则则Ek增大增大,Ep减小减小,E减小减小,与卫星绕地球运行相似。与卫星绕地球运行相似。2021/8/9 星期一38【典
30、例示范典例示范】如图给出氢原子最低的四个能级。氢原子在这些能级之如图给出氢原子最低的四个能级。氢原子在这些能级之间跃迁所辐射的光子的频率最多有几种间跃迁所辐射的光子的频率最多有几种,其中最低的频率为多少其中最低的频率为多少(保留保留两位有效数字两位有效数字)?2021/8/9 星期一39【解题探究解题探究】(1)求解辐射光子的光谱线条数的两种方法是什么求解辐射光子的光谱线条数的两种方法是什么?提示提示:利用跃迁规律直接在能级图上画出光谱线条数利用跃迁规律直接在能级图上画出光谱线条数;利用数学上的组合公式求出。利用数学上的组合公式求出。(2)频率最低的光子对应的能级差有何特点频率最低的光子对应的
31、能级差有何特点?提示提示:频率最低的光子对应的能级差最小。频率最低的光子对应的能级差最小。2021/8/9 星期一40【正确解答正确解答】方法一方法一:利用跃迁规律画出可能利用跃迁规律画出可能辐射光谱线条数辐射光谱线条数,如图所示如图所示,共共6 6种。种。方法二方法二:利用数学中的组合公式计算利用数学中的组合公式计算辐射的光子的频率有辐射的光子的频率有:N=6(:N=6(种种)从从n=4n=4跃迁到跃迁到n=3,n=3,能量差最小能量差最小,辐射的光子的频率最低。辐射的光子的频率最低。由由h=E4-E3,h=E4-E3,得其频率为得其频率为=答案答案:6:6种种1.61014Hz1.6101
32、4Hz2021/8/9 星期一41【过关训练过关训练】1.(拓展延伸拓展延伸)【典例示范典例示范】中能级差最大的能量是能级差最小的能量中能级差最大的能量是能级差最小的能量多少倍多少倍?2021/8/9 星期一42【解析解析】能级差最大的是从能级差最大的是从4 4能级跃迁到能级跃迁到1 1能级能级E=E4-E1=-0.85eV-(-13.6)eVE=E4-E1=-0.85eV-(-13.6)eV=12.75eV=12.75eV能级差最小的是从能级差最小的是从4 4能级跃迁到能级跃迁到3 3能级能级E=E4-E3=-0.85eV-(-1.51)eVE=E4-E3=-0.85eV-(-1.51)eV
33、=0.66eV=0.66eV 19(19(倍倍)答案答案:19:19倍倍2021/8/9 星期一432.(2020海南高考海南高考)氢原子基态的能量为氢原子基态的能量为E1=-13.6eV。大量氢原子处于。大量氢原子处于某一激发态。由这些氢原子可能发出的所有的光子中某一激发态。由这些氢原子可能发出的所有的光子中,频率最大的光频率最大的光子能量为子能量为-0.96E1,频率最小的光子的能量为频率最小的光子的能量为eV(保留保留2位有效位有效数字数字),这些光子可具有种不同的频率。这些光子可具有种不同的频率。2021/8/9 星期一44【解析解析】频率最大的光子能量为频率最大的光子能量为-0.96
34、E1,-0.96E1,即即En-(-13.6eV)=-0.96En-(-13.6eV)=-0.96(-13.6eV),(-13.6eV),解得解得En=-0.54eVEn=-0.54eV即即n=5,n=5,从从n=5n=5能级开始能级开始,根据根据 可得共有可得共有1010种不同频率的光子。种不同频率的光子。从从n=5n=5到到n=4n=4跃迁的光子频率最小跃迁的光子频率最小,根据根据E=E4-E5E=E4-E5可得频率最小的光子的可得频率最小的光子的能量为能量为0.31eV0.31eV。答案答案:0.31:0.3110102021/8/9 星期一45【补偿训练补偿训练】1.(多选多选)欲使处
35、于基态的氢原子激发或电离欲使处于基态的氢原子激发或电离,下列措施可行的下列措施可行的是是()A.用用10.2eV的光子照射的光子照射B.用用11eV的光子照射的光子照射C.用用14eV的光子照射的光子照射D.用用10eV的光子照射的光子照射2021/8/9 星期一46【解析解析】选选A A、C C。由氢原子的能级图可求得。由氢原子的能级图可求得E2-E1=-3.40eV-(-13.6)eVE2-E1=-3.40eV-(-13.6)eV=10.2eV,=10.2eV,即即10.2eV10.2eV是第二能级与基态之间的能量差是第二能级与基态之间的能量差,处于基态的氢原子处于基态的氢原子吸收吸收10
36、.2eV10.2eV的光子后将跃迁到第一激发态的光子后将跃迁到第一激发态,可使处于基态的氢原子激发可使处于基态的氢原子激发,A,A对对;Em-E111eV,;Em-E111eV,即不满足玻尔理论关于跃迁的条件即不满足玻尔理论关于跃迁的条件,B,B错错;要使处于基要使处于基态的氢原子电离态的氢原子电离,照射光的能量须照射光的能量须13.6eV,13.6eV,而而14eV13.6eV,14eV13.6eV,故故14eV14eV的光的光子可使基态的氢原子电离子可使基态的氢原子电离,C,C对对;Em-E110eV,;Em-E110eV,既不满足玻尔理论关于跃既不满足玻尔理论关于跃迁的条件迁的条件,也不
37、能使氢原子电离也不能使氢原子电离,D,D错。错。2021/8/9 星期一472.已知氢原子基态的电子轨道半径为已知氢原子基态的电子轨道半径为r1=0.5310-10m,基态的能级值为基态的能级值为E1=-13.6eV。(1)有一群氢原子处于量子数有一群氢原子处于量子数n=3的激发态的激发态,画一能级图画一能级图,在图上用箭头标在图上用箭头标明这些氢原子能发出几条光谱线。明这些氢原子能发出几条光谱线。(2)计算这几条光谱线中最长的波长。计算这几条光谱线中最长的波长。2021/8/9 星期一48【解析解析】(1)(1)这群氢原子的自发跃迁辐射会得到三条光谱线这群氢原子的自发跃迁辐射会得到三条光谱线
38、,如图所示。如图所示。2021/8/9 星期一49(2)(2)波长最长的光谱线是从波长最长的光谱线是从n=3n=3的能级向的能级向n=2n=2的能级跃迁产生的的能级跃迁产生的,则有则有:=E3-E2:=E3-E2=6.5810-7m=6.5810-7m答案答案:(1):(1)见解析见解析(2)6.5810-7m(2)6.5810-7m2021/8/9 星期一50【误区警示误区警示】原子跃迁时需注意的几个问题原子跃迁时需注意的几个问题(1)注意一群原子和一个原子注意一群原子和一个原子:氢原子核外只有一个电子氢原子核外只有一个电子,在某段时间内在某段时间内,由某一轨道跃迁到另一个轨道时由某一轨道跃
39、迁到另一个轨道时,只能出现所有可能情况中的一种只能出现所有可能情况中的一种,但但是如果容器中盛有大量的氢原子是如果容器中盛有大量的氢原子,这些原子的核外电子跃迁时就会有这些原子的核外电子跃迁时就会有各种情况出现。各种情况出现。(2)注意直接跃迁与间接跃迁注意直接跃迁与间接跃迁:原子从一种能量状态跃迁到另一种能量原子从一种能量状态跃迁到另一种能量状态时状态时,有时可能是直接跃迁有时可能是直接跃迁,有时可能是间接跃迁。两种情况辐射或有时可能是间接跃迁。两种情况辐射或吸收光子的频率不同。吸收光子的频率不同。2021/8/9 星期一51(3)注意跃迁与电离注意跃迁与电离:h=Em-En只适用于光子和原
40、子作用使原子在各定只适用于光子和原子作用使原子在各定态之间跃迁的情况态之间跃迁的情况,对于光子和原子作用使原子电离的情况对于光子和原子作用使原子电离的情况,则不受此则不受此条件的限制。如基态氢原子的电离能为条件的限制。如基态氢原子的电离能为13.6eV,只要大于或等于只要大于或等于13.6eV的光子都能被基态的氢原子吸收而发生电离的光子都能被基态的氢原子吸收而发生电离,只不过入射光子的能量只不过入射光子的能量越大越大,原子电离后产生的自由电子的动能越大。原子电离后产生的自由电子的动能越大。2021/8/9 星期一52【拓展例题拓展例题】考查内容考查内容:氢原子跃迁中的能量变化氢原子跃迁中的能量
41、变化【典例示范典例示范】氢原子辐射出一个光子后氢原子辐射出一个光子后,根据玻尔理论根据玻尔理论,下列说法中正下列说法中正确的是确的是()A.电子绕核旋转的半径增大电子绕核旋转的半径增大B.氢原子的能量增大氢原子的能量增大C.氢原子的电势能增大氢原子的电势能增大D.氢原子核外电子的速率增大氢原子核外电子的速率增大2021/8/9 星期一53【正确解答正确解答】选选D D。根据玻尔理论。根据玻尔理论,氢原子核外电子在离核较远的轨道氢原子核外电子在离核较远的轨道上运动时上运动时,其能量越大其能量越大,当核外电子从外层轨道跃迁到内层轨道时当核外电子从外层轨道跃迁到内层轨道时,要要放出一定能量的光子放出
42、一定能量的光子,氢原子的能量减小氢原子的能量减小,所以选项所以选项A A、B B错误错误;核外电核外电子轨道半径减小时子轨道半径减小时,库仑力对电子做正功库仑力对电子做正功,电势能减小电势能减小,动能增大动能增大,故故选项选项C C错误错误;由库仑定律和牛顿第二定律有由库仑定律和牛顿第二定律有r r减小减小,v,v增大增大,D,D正确。正确。2021/8/9 星期一54【答案速填答案速填】电子流电子流汤姆孙汤姆孙不改变不改变偏转偏转大角度大角度全部正电荷全部正电荷原子核原子核粒子散射实验粒子散射实验线线 量子化量子化h=Em-Enh=Em-En2021/8/9 星期一552021/8/9 星期一56