高中物理 第三章 第四節(jié)《原子的能級結(jié)構(gòu)》課件 粵教選修3-5

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歡迎進(jìn)入物理課堂 第四節(jié) 原子的能級結(jié)構(gòu) 知識點(diǎn)1能級結(jié)構(gòu)猜想 1 定態(tài)假設(shè) 原子光譜是不連續(xù)的 猜想原子內(nèi)部的能量是不連續(xù)的 我們把原子內(nèi)部不連續(xù)的能量稱為原子的能級 玻爾提出了在這些狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的 電子雖然做加速運(yùn)動(dòng) 但并不向外輻射能量 這些狀態(tài)叫定態(tài) 原子從一個(gè)能級變化到另一能級的過程叫做躍遷 2 軌道量子化假設(shè) 原子的不同能量狀態(tài)對應(yīng)電子的不同運(yùn)行軌道 由于原子能量狀態(tài)的不連續(xù) 因此電子的可能軌道也是不連續(xù)的 3 能量量子化假設(shè)及躍遷原理 原子從一個(gè)能量為Em的定態(tài)躍遷到另一能量為En的定態(tài)時(shí) 它輻射或吸收一定頻率為 的光子 光子的能量由兩種定態(tài)的能量差決定 h Em En 知識點(diǎn)2玻爾理論對氫原子光譜的解釋1 基態(tài)和激發(fā)態(tài) 1 基態(tài) 在正常狀態(tài)下 原子處于 這時(shí)電子在 離核最近的軌道上運(yùn)動(dòng) 這種定態(tài) 叫基態(tài) 2 激發(fā)態(tài) 原子處于 時(shí) 電子在離核較遠(yuǎn)的軌道 上運(yùn)動(dòng) 這種定態(tài) 叫激發(fā)態(tài) 2 原子發(fā)光 原子從基態(tài)向激發(fā)態(tài)躍遷的過程是吸收能量的過程 原子從較高的激發(fā)態(tài)向較低的激發(fā)態(tài)或基態(tài)躍遷的過程 是輻射能量的過程 這個(gè)能量以光子的形式輻射出去 吸收或輻射的能量恰等于發(fā)生躍遷的兩能級能量之差 最低能級 較高能級 知識點(diǎn)3盧瑟福模型與經(jīng)典電磁理論的矛盾 按照經(jīng)典物理學(xué)的理論 如果帶電粒子做變速運(yùn)動(dòng) 包括振動(dòng)和圓周運(yùn)動(dòng) 粒子一定以電磁波的形式向外輻射能量 輻射的頻率等于振動(dòng)或圓周運(yùn)動(dòng)的頻率 而這種理論在解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象時(shí)遇到了矛盾 1 原子的穩(wěn)定性 電子繞核旋轉(zhuǎn) 做的是一種變加速運(yùn)動(dòng) 按照經(jīng)典物理學(xué)的理論 就要向外輻射電磁波 由于能量不斷向外輻射 就會(huì)使得電子繞核運(yùn)動(dòng)的軌道半徑不斷減小 這樣電子就會(huì)沿著螺旋線落在原子核上 因而原子將是不穩(wěn)定的 但事實(shí)上原子通常是穩(wěn)定的 2 原子光譜是線狀譜 按照經(jīng)典電磁理論 電子繞核運(yùn)動(dòng)時(shí)輻射的電磁波頻率也將隨著圓周運(yùn)動(dòng)頻率的增大而不斷增大 這樣大量原子發(fā)光時(shí) 所發(fā)射的光應(yīng)包含各種頻率的光 而不應(yīng)是單一頻率的光 但實(shí)際上原子光譜是線狀譜 即所發(fā)出的光的頻率是不連續(xù)的 為解決以上矛盾 丹麥青年物理學(xué)家玻爾在前人學(xué)說的基礎(chǔ)上 把普朗克的量子理論應(yīng)用于原子系統(tǒng)中 提出了新的原子理論 玻爾原子理論 例題 氫原子的核外電子從距核較近的軌道躍遷到距核 較遠(yuǎn)的軌道過程中 A 原子要吸收光子 電子的動(dòng)能增大 原子的電勢能增大B 原子要放出光子 電子的動(dòng)能減小 原子的電勢能減小C 原子要吸收光子 電子的動(dòng)能增大 原子的電勢能減小D 原子要吸收光子 電子的動(dòng)能減小 原子的電勢能增大 根據(jù)庫侖力做功的正負(fù) 庫侖力做正功 電子從離核較遠(yuǎn)的軌道被 吸 到離核較近的軌道 電勢能減小 庫侖力做負(fù)功 電子從離核較近的軌道克服庫侖力運(yùn)動(dòng)到離核較遠(yuǎn)的軌道 電勢能增加 根據(jù)各能級能量的關(guān)系 電子在離核不同距離的軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí) 整個(gè)原子系統(tǒng)的總能量等于電子繞核運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和系統(tǒng)的電勢能之和 即En Ekn Epn 離核越遠(yuǎn)時(shí) 即量子數(shù)n越大 原子系統(tǒng)的總能量En越大 而電子的動(dòng)能Ekn越小 可見 系統(tǒng)的電勢能Epn一定越大 所以 本題正確答案是D 答案 D 1 圖3 4 1是氫原子第1 2 3能級的示意圖 處于基態(tài)的氫原子吸收了一個(gè)光子a后 從基態(tài)躍遷到第3能級 然后該氫原子自發(fā)地放出一個(gè)光子b后 由第3能級躍遷到第2能級 接著又自發(fā)地放出一個(gè)光子c后 由第2能級躍遷到第1能級 設(shè)a b c三個(gè)光子的頻率依次為 1 2 3 波長依 次為 1 2 3 下列說法中正確的是 圖3 4 1 A a b c三個(gè)光子都是可見光光子B 1 2 3C 1 2 3D 1 2 3 解析 只有b是可見光 三個(gè)光子的能量顯然滿足h 1 h 2 h 3 正確答案應(yīng)為B 答案 B 題型1 氫原子躍遷過程中能量變化問題 例題 雙選 氫原子輻射一個(gè)光子后 根據(jù)玻爾理論 以下說法正確的是 A 電子的動(dòng)能減少 電勢能增大B 電子的動(dòng)能增大 電勢能減少C 電子繞核旋轉(zhuǎn)的半徑減少 周期變小D 電子繞核旋轉(zhuǎn)的半徑減小 周期變大 答案 BC 1 雙選 處于基態(tài)的氫原子吸收一個(gè)光子后 CD A 電子繞核軌道半徑減小B 電子動(dòng)能增大C 氫原子的電勢能增大D 氫原子的總能量增加解析 吸收光子 總能量增加 原子由低能級向高能級躍遷 軌道半徑增大 動(dòng)能減小 電勢能增大 題型2 躍遷與光譜線 例題 一個(gè)氫原子的電子從半徑為ra的軌道 自發(fā)地直 接躍遷到一半徑為rb的軌道 已知ra rb 在此過程中 A 原子發(fā)出一系列頻率的光子 D B 原子要吸收一系列頻率的光子C 原子要吸收某一頻率的光子D 原子要發(fā)出某一頻率的光子解析 因?yàn)槭菑母吣芗壪虻湍芗壾S遷 所以應(yīng)放出光子 題中 直接 從一能級躍遷到另一能級 只對應(yīng)某一能級差 故只能發(fā)出某一頻率的光子 2 2011年深圳一模 已知金屬鉀的逸出功為2 22eV 氫原子的能級如圖3 4 2所示 一群處在n 3能級的氫原子向低 能級躍遷時(shí) 能夠從金屬鉀的表面打出光電子的光波共有 圖3 4 2 A 一種 B 兩種 C 三種 D 四種 B 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全