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2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理选择性必修3 第4章原子结构和波粒二象性第4节氢原子光谱和波尔的原子模型(3)课件
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这是一份2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理选择性必修3 第4章原子结构和波粒二象性第4节氢原子光谱和波尔的原子模型(3)课件，共60页。
氢原子光谱和波尔的原子模型氢原子光谱引言 每种原子、分子都有其特征光谱。因此分析其特征光谱，对研究不同原子、分子及其结构有着重大的意义。光谱学已成为光学的一个重要分支，并被广泛用于科研和生产中。 氢原子是最简单的原子，其光谱线在按波长（或波数）大小的排列次序上显示出简单的规律性。研究原子结构，很自然氢原子首先被关注。 １８８５年巴耳末根据埃格斯充对光谱线的精确测量，提出了氢原子光谱可见光区域光谱线波长的经验公式。 １９１３年，玻尔引入量子概念提出的氢原子模型假说，给出了氢光谱线系规律的理论解释。 实验仪器原子的能级结构一、玻尔提出原子模型的背景： 卢瑟福的原子核式结构学说很好地解释了a粒子的散射实验，初步建立了原子结构的正确图景，但跟经典的电磁理论发生了矛盾。 1、原来，电子没有被库仑力吸引到核上，它一定是以很大的速度绕核运动，就象行星绕着太阳运动那样。按照经典理论，绕核运动的电子应该辐射出电磁波，因此它的能量要逐渐减少。随着能量的减少，电子绕核运行的轨道半径也要减小,于是电子将沿着螺旋线的轨道落入原子核，就像绕地球运动的人造卫星受到上层大气阻力不断损失能量后要落到地面上一样。 这样看来，原子应当是不稳定的，然而实际上并不是这样。 2、同时，按照经典电磁理论，电子绕核运行时辐射电磁波的频率应该等于电子绕核运行的频率，随着运行轨道半径的不断变化，电子绕核运行的频率要不断变化，因此原子辐射电磁波的频率也要不断变化。这样，大量原子发光的光谱就应该是包含一切频率的连续谱。 以上矛盾表明，从宏观现象总结出来的经典电磁理论不适用于原子这样小的物体产生的微观现象。为了解决这个矛盾，1913年玻尔在卢瑟福学说的基础上，把普郎克的量子理论运用到原子系统上，提出了玻尔理论。二、玻尔理论的主要内容： 1、原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量。这些状态叫定态。 2、原子从一种定态（设能量为E初）跃迁到另一种定态（设能量为E终）时，它辐射（或吸收）一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定，即E初 －E终. h v= 3、原子的不同能量状态跟电子沿不同的圆形轨道绕核运动相对应。原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道的分布也是不连续的。2.4 波尔的原子模型 能级n=1n=3n=4n=2 按卢瑟福原子结构模型：电子在原子核外绕原子核做圆周运动，你会发现什么问题？问题1、原子会发射电磁波(电子做变速运动）2、电子的能量减小3、原子发射的电磁波的频率是连续的4、电子最终将坠毁，原子处在不稳定状态。重大发现：1、原子只能处于一系列能量不连续的状态中。在这些状态中原子是稳定的，电子虽然做变速运动，但并不向外辐射能量，这些状态叫做定态。电子绕原子核做圆周运动，只能处在一些分立的轨道上，它只能在这些轨道上绕核转动而不产生电磁辐射。发射光子吸收光子E2E1一、玻尔的原子结构模型：二、氢原子的能级结构：1、能级：原子只能处于一系列不连续的能量状态。在每个状态中，原子的能量值是确定，各个确定的能量值叫做能级。2、基级：原子尽可能处于最低能级，这时原子的状态叫基态，较高能级所对应的状态叫激发态。电子从高能级跃迁到低能级时，原子会辐射能量，而电子从低能级跃迁到高能级时，原子要吸收能量，辐射（或吸收）能量3、氢原子在不同能级上的能量和相应的电子轨道半径为：三、原子的跃迁:1、当氢原子从n=2的能级跃到n=1的能级时,(1)原子是吸收光子还是辐射光子,(2)辐射光子的能能量、频率和波长是多少2、当氢原子从n=3的能级跃到n=1的能级时,能辐射出多少种的光子，它们的频率是多少氢原子的光谱图可见光区特点1.几种特定频率的光2.光谱是分立的亮线原子光谱每一种原子都有自己特定的原子光谱，不同原子，其原子光谱均不同玻尔的原子模型 hν=E初 – E未 三、玻尔计算出氢的电子的各条可能轨道半径和电子在各条轨道上运动时的能量（包括动能和势能）公式：rn=n2 r1轨道半径：（n=1,2,3……)能 量： En=E1（n=1,2,3……) 式中r1 ( r1 =0.53×10－10m )、E1 ( E1=－13.6eV)、分别代表第一条（即离核最近的）可能轨道的半径和电子在这条轨道上运动时的能量，rn、En 分别代表第n条可能轨道的半径和电子在第n条轨道上运动时的能量，n是正整数，叫量子数。四、氢原子的能级图：－－－－－－－－－－－－－－－－－１２３４５-13.6-3.4-1.51-0.85-0.540 eVnE∞ 1、能级：氢原子的各个定态的能量值，叫它的能级。 2、基态：在正常状态下，原子处于最低能级，这时电子在离核最近的轨道上运动，这种定态叫基态。 3、激发态：除基态以外的能量较高的其他能级，叫做激发态。 4、原子发光现象：原子从较高的激发态向较低的激发态或基态跃迁的过程，是辐射能量的过程，这个能量以光子的形式辐射出去，这就是原子发光现象。五、能级：电子云 1、能级：氢原子的各个定态的能量值，叫它的能级。 2、基态：在正常状态下，原子处于最低能级，这时电子在离核最近的轨道上运动，这种定态叫基态。 3、激发态：除基态以外的能量较高的其他能级，叫做激发态。 4、原子发光现象：原子从较高的激发态向较低的激发态或基态跃迁的过程，是辐射能量的过程，这个能量以光子的形式辐射出去，这就是原子发光现象。规律总结1、原子的跃迁指的是原子的核外电子发生跃迁。2、使原子跃迁的方式（1）原子吸收或辐射特定频率的光子（2）外来电子与原子的核外电子发生碰撞3、n=1称为基态，能量最低，离核最近，最稳定；（n被称为能量量子数） n》=2称为激发态，能量依次更高，不稳定4、（1）光子—不允许剩余（即原子吸收或辐射的能量刚好等于两个能级的能量差）（2） 电子---允许剩余，（即外来电子的能量大于或等于两个能级的能量差即可，剩余能量为动能）5、E总=EK+EP7、（1）规定无穷远处能量为零，无穷远处能量最高，因此其他能量为负值，谱线上每个能级对应的能量表示总能量E总.（2）去掉负号表示该能级对应的动能EK，（3）去掉负号也表示该能级对应的电离能： 指原子的核外电子摆脱原子核的引力束缚而飞到无穷远处所需要的能量。使原子发生电离的条件：入射光或外来电子的能量必须大于或等于各个能级对应的电离能。（3）电势能EP = 2E总8、区分一群和一个的概念可以产生谱线的条数达标练习：1、对玻尔理论的下列说法中，正确的是（ ） A、继承了卢瑟福的原子模型，但对原子能量和电子轨道引入了量子化假设 B、对经典电磁理论中关于“做加速运动的电荷要辐射电磁波”的观点提出了异议 C、用能量转化与守恒建立了原子发光频率与原子能量变化之间的定量关系 D、玻尔的两个公式是在他的理论基础上利用经典电磁理论和牛顿力学计算出来的ABCD2、下面关于玻尔理论的解释中，不正确的说法是（ ） A、原子只能处于一系列不连续的状态中，每个状态都对应一定的能量 B、原子中，虽然核外电子不断做加速运动，但只要能量状态不改变，就会向外辐射能量 C、原子从一种定态跃迁到另一种定态时，一定要辐射一定频率的光子 D、原子的每一个能量状态都对应一个电子轨道，并且这些轨道是不连续的C3、根据玻尔理论，氢原子中，量子数N越大，则下列说法中正确的是（ ）A、电子轨道半径越大 B、核外电子的速率越大C、氢原子能级的能量越大 D、核外电子的电势能越大4、根据玻尔的原子理论，原子中电子绕核运动的半径（ ）A、可以取任意值 B、可以在某一范围内取任意值C、可以取一系列不连续的任意值D、是一系列不连续的特定值DACD5、按照玻尔理论，一个氢原子中的电子从一半径为ra的圆轨道自发地直接跃迁到一半径为rb的圆轨道上，已知ra>rb，则在此过程中（ ） A、原子要发出一系列频率的光子 B、原子要吸收一系列频率的光子 C、原子要发出某一频率的光子 D、原子要吸收某一频率的光子C二、玻尔的原子结构模型1.玻尔理论的主要内容2.氢原子的能级引言引言引言卢瑟福的核式结构模型与经典电磁理论的矛盾卢瑟福的核式结构模型与经典电磁理论的矛盾1.原子的稳定性；卢瑟福的核式结构模型与经典电磁理论的矛盾1.原子的稳定性；2.原子光谱是连续谱还是线状谱。1.玻尔理论的主要内容1.玻尔理论的主要内容 ⑴原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量。这些状态叫做定态。——定态假设1.玻尔理论的主要内容 ⑴原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量。这些状态叫做定态。——定态假设 ⑵原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两定态的能量差决定，即hν=E初－E终。——跃迁假设疑难辨析1.玻尔理论的主要内容 ⑴原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量。这些状态叫做定态。——定态假设 ⑵原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两定态的能量差决定，即hν=E初－E终。——跃迁假设 ⑶原子的不同能量状态跟电子沿不同轨道绕核运动相对应。原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的。——轨道能级化假设疑难辨析疑难辨析：疑难辨析：hν=E初－E终适用于光子和原子作用而使原子在各定态之间跃进迁的情况，对于光子和原子作用而使原子电离和实物粒子与原子作用而使原子激发的情况，则不受此条件的限制。疑难辨析：hν=E初－E终适用于光子和原子作用而使原子在各定态之间跃进迁的情况，对于光子和原子作用而使原子电离和实物粒子与原子作用而使原子激发的情况，则不受此条件的限制。这是因为，原子一旦电离，原子结构即被破坏，因而不再遵守有关原子结构的理论。如基态氢原子的电离能为13.6eV，只要大于或等于13.6eV的光子都被基态的氢原子吸收而发生电离，只不过入射击光子的能量越大，原子电离后产生的自由电子的动能越大。疑难辨析：hν=E初－E终适用于光子和原子作用而使原子在各定态之间跃进迁的情况，对于光子和原子作用而使原子电离和实物粒子与原子作用而使原子激发的情况，则不受此条件的限制。这是因为，原子一旦电离，原子结构即被破坏，因而不再遵守有关原子结构的理论。如基态氢原子的电离能为13.6eV，只要大于或等于13.6eV的光子都被基态的氢原子吸收而发生电离，只不过入射击光子的能量越大，原子电离后产生的自由电子的动能越大。至于实物粒子和原子碰撞的情况，由于实物粒子的动能可全部或部分地为原子吸收，所以只要入射粒子的动能大于或等于原子某两定态能量之差，也可使原子受激发而向较高能级跃迁。2.氢原子的能级2.氢原子的能级原子各定态的能量值叫做原子的能级。对于氢原子，其能级公式为：注2.氢原子的能级原子各定态的能量值叫做原子的能级。对于氢原子，其能级公式为：对应的轨道半径关系为：r n = n2 r1注2.氢原子的能级原子各定态的能量值叫做原子的能级。对于氢原子，其能级公式为：对应的轨道半径关系为：r n = n2 r1其中，n称为量子数，只能取正整数E1=－13.6eV，r1=0.53×10－10m注补充说明氢原子各定态的能量值，为电子绕核运动的动能Ek和电势能Ep的代数和，因为在选无穷远处电势能为零的情况下，各定态的电势能均为负值，且其大小总大于同一定态的动能值，所以各定态能量值均为负值，因此，不能根据氢原子的能级公式 得出氢原子各定态能量与n2成反比的错误结论。一群氢原子处于量子数为n的激发态时，可能辐射出的光谱线条数为一群氢原子处于量子数为n的激发态时，可能辐射出的光谱线条数为-13.6eV-3.4eV-1.51eV-0.85eV1234一群氢原子处于量子数为n的激发态时，可能辐射出的光谱线条数为-13.6eV-3.4eV-1.51eV-0.85eV1234一群氢原子处于量子数为n的激发态时，可能辐射出的光谱线条数为-13.6eV-3.4eV-1.51eV-0.85eV1234一群氢原子处于量子数为n的激发态时，可能辐射出的光谱线条数为-13.6eV-3.4eV-1.51eV-0.85eV1234一群氢原子处于量子数为n的激发态时，可能辐射出的光谱线条数为-13.6eV-3.4eV-1.51eV-0.85eV1234一群氢原子处于量子数为n的激发态时，可能辐射出的光谱线条数为-13.6eV-3.4eV-1.51eV-0.85eV1234一群氢原子处于量子数为n的激发态时，可能辐射出的光谱线条数为-13.6eV-3.4eV-1.51eV-0.85eV1234 [例1] 氢原子辐射一个光子后，则 （A）电子绕核旋转半径增大 （B）电子的动能增大 （C）氢原子电势能增大 （D）原子的能级值增大解析 [例1] 氢原子辐射一个光子后，则 （A）电子绕核旋转半径增大 （B）电子的动能增大 （C）氢原子电势能增大 （D）原子的能级值增大[例2]欲使处于基态的氢原子激发，下列措施可行的是（A）用10.2eV的光子照射（B）用11eV的光子照射（C）用14eV的光子照射（D）用11eV的电子碰撞解析解析解析：该题主要考查：⑴玻尔理论，⑵库仑定律和向心力，⑶电势能解析：该题主要考查：⑴玻尔理论，⑵库仑定律和向心力，⑶电势能正确的思路为：由玻尔理论可知，氢原子辐射光子后，应从离核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道。解析：该题主要考查：⑴玻尔理论，⑵库仑定律和向心力，⑶电势能正确的思路为：由玻尔理论可知，氢原子辐射光子后，应从离核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道。在此跃迁过程中，电场力对电子做了正功，因而电势能应减小。解析：该题主要考查：⑴玻尔理论，⑵库仑定律和向心力，⑶电势能正确的思路为：由玻尔理论可知，氢原子辐射光子后，应从离核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道。在此跃迁过程中，电场力对电子做了正功，因而电势能应减小。另由经典电磁理论，电子绕核做匀速圆周运动的向心力即为氢核对电子的库仑力： 可见，电子运动半径越小，其动能越大。解析：该题主要考查：⑴玻尔理论，⑵库仑定律和向心力，⑶电势能正确的思路为：由玻尔理论可知，氢原子辐射光子后，应从离核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道。在此跃迁过程中，电场力对电子做了正功，因而电势能应减小。另由经典电磁理论，电子绕核做匀速圆周运动的向心力即为氢核对电子的库仑力： 可见，电子运动半径越小，其动能越大。再结合能量转化和守恒定律，氢原子放出光子，辐射出一定的能量，所以原子的总能量减少。解析：该题主要考查：⑴玻尔理论，⑵库仑定律和向心力，⑶电势能正确的思路为：由玻尔理论可知，氢原子辐射光子后，应从离核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道。在此跃迁过程中，电场力对电子做了正功，因而电势能应减小。另由经典电磁理论，电子绕核做匀速圆周运动的向心力即为氢核对电子的库仑力： 可见，电子运动半径越小，其动能越大。再结合能量转化和守恒定律，氢原子放出光子，辐射出一定的能量，所以原子的总能量减少。综上讨论，可知该题只有答案（B）正确。解析：该题主要考查对玻尔理论中原子跃迁条件的认识和理解.解析：该题主要考查对玻尔理论中原子跃迁条件的认识和理解.正确的思路为：由玻尔理论可知，氢原子在各能级间跃迁时，只吸收能量值刚好等于某两能级之差的光子。由氢原子能级关系不难算出，10.2eV刚好为氢原子n=1和n=2的两能级之差，而11eV则不是氢原子基态和任一激发态的能量之差，因而基态氢原子只能吸收前者被激发，而不能吸收后者。解析：该题主要考查对玻尔理论中原子跃迁条件的认识和理解.正确的思路为：由玻尔理论可知，氢原子在各能级间跃迁时，只吸收能量值刚好等于某两能级之差的光子。由氢原子能级关系不难算出，10.2eV刚好为氢原子n=1和n=2的两能级之差，而11eV则不是氢原子基态和任一激发态的能量之差，因而基态氢原子只能吸收前者被激发，而不能吸收后者。对于14eV的光子，其能量大于氢原子的电离能(13.6eV)，足以使氢原子电离——使电子脱离核的束缚而成为自由电子，因而不受氢原子能级间跃迁条件的限制。由能的转化和守恒定律不难知道，氢原子吸收14 eV的光子电离后产生的自由电子还应具有0.4 eV的动能。解析：该题主要考查对玻尔理论中原子跃迁条件的认识和理解.正确的思路为：由玻尔理论可知，氢原子在各能级间跃迁时，只吸收能量值刚好等于某两能级之差的光子。由氢原子能级关系不难算出，10.2eV刚好为氢原子n=1和n=2的两能级之差，而11eV则不是氢原子基态和任一激发态的能量之差，因而基态氢原子只能吸收前者被激发，而不能吸收后者。对于14eV的光子，其能量大于氢原子的电离能(13.6eV)，足以使氢原子电离——使电子脱离核的束缚而成为自由电子，因而不受氢原子能级间跃迁条件的限制。由能的转化和守恒定律不难知道，氢原子吸收14 eV的光子电离后产生的自由电子还应具有0.4 eV的动能。另外，用电子去碰撞氢原子时，入射电子的动能可全部或部分地为氢原子吸收，所以只要入射电子的动能大于或等于基态和某个激发态能量之差，也可使氢原子激发。解析：该题主要考查对玻尔理论中原子跃迁条件的认识和理解.正确的思路为：由玻尔理论可知，氢原子在各能级间跃迁时，只吸收能量值刚好等于某两能级之差的光子。由氢原子能级关系不难算出，10.2eV刚好为氢原子n=1和n=2的两能级之差，而11eV则不是氢原子基态和任一激发态的能量之差，因而基态氢原子只能吸收前者被激发，而不能吸收后者。对于14eV的光子，其能量大于氢原子的电离能(13.6eV)，足以使氢原子电离——使电子脱离核的束缚而成为自由电子，因而不受氢原子能级间跃迁条件的限制。由能的转化和守恒定律不难知道，氢原子吸收14 eV的光子电离后产生的自由电子还应具有0.4 eV的动能。另外，用电子去碰撞氢原子时，入射电子的动能可全部或部分地为氢原子吸收，所以只要入射电子的动能大于或等于基态和某个激发态能量之差，也可使氢原子激发。结合前面的分析可知该题的正确答案为：A、C、D。
氢原子光谱和波尔的原子模型氢原子光谱引言 每种原子、分子都有其特征光谱。因此分析其特征光谱，对研究不同原子、分子及其结构有着重大的意义。光谱学已成为光学的一个重要分支，并被广泛用于科研和生产中。 氢原子是最简单的原子，其光谱线在按波长（或波数）大小的排列次序上显示出简单的规律性。研究原子结构，很自然氢原子首先被关注。 １８８５年巴耳末根据埃格斯充对光谱线的精确测量，提出了氢原子光谱可见光区域光谱线波长的经验公式。 １９１３年，玻尔引入量子概念提出的氢原子模型假说，给出了氢光谱线系规律的理论解释。 实验仪器原子的能级结构一、玻尔提出原子模型的背景： 卢瑟福的原子核式结构学说很好地解释了a粒子的散射实验，初步建立了原子结构的正确图景，但跟经典的电磁理论发生了矛盾。 1、原来，电子没有被库仑力吸引到核上，它一定是以很大的速度绕核运动，就象行星绕着太阳运动那样。按照经典理论，绕核运动的电子应该辐射出电磁波，因此它的能量要逐渐减少。随着能量的减少，电子绕核运行的轨道半径也要减小,于是电子将沿着螺旋线的轨道落入原子核，就像绕地球运动的人造卫星受到上层大气阻力不断损失能量后要落到地面上一样。 这样看来，原子应当是不稳定的，然而实际上并不是这样。 2、同时，按照经典电磁理论，电子绕核运行时辐射电磁波的频率应该等于电子绕核运行的频率，随着运行轨道半径的不断变化，电子绕核运行的频率要不断变化，因此原子辐射电磁波的频率也要不断变化。这样，大量原子发光的光谱就应该是包含一切频率的连续谱。 以上矛盾表明，从宏观现象总结出来的经典电磁理论不适用于原子这样小的物体产生的微观现象。为了解决这个矛盾，1913年玻尔在卢瑟福学说的基础上，把普郎克的量子理论运用到原子系统上，提出了玻尔理论。二、玻尔理论的主要内容： 1、原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量。这些状态叫定态。 2、原子从一种定态（设能量为E初）跃迁到另一种定态（设能量为E终）时，它辐射（或吸收）一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定，即E初 －E终. h v= 3、原子的不同能量状态跟电子沿不同的圆形轨道绕核运动相对应。原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道的分布也是不连续的。2.4 波尔的原子模型 能级n=1n=3n=4n=2 按卢瑟福原子结构模型：电子在原子核外绕原子核做圆周运动，你会发现什么问题？问题1、原子会发射电磁波(电子做变速运动）2、电子的能量减小3、原子发射的电磁波的频率是连续的4、电子最终将坠毁，原子处在不稳定状态。重大发现：1、原子只能处于一系列能量不连续的状态中。在这些状态中原子是稳定的，电子虽然做变速运动，但并不向外辐射能量，这些状态叫做定态。电子绕原子核做圆周运动，只能处在一些分立的轨道上，它只能在这些轨道上绕核转动而不产生电磁辐射。发射光子吸收光子E2E1一、玻尔的原子结构模型：二、氢原子的能级结构：1、能级：原子只能处于一系列不连续的能量状态。在每个状态中，原子的能量值是确定，各个确定的能量值叫做能级。2、基级：原子尽可能处于最低能级，这时原子的状态叫基态，较高能级所对应的状态叫激发态。电子从高能级跃迁到低能级时，原子会辐射能量，而电子从低能级跃迁到高能级时，原子要吸收能量，辐射（或吸收）能量3、氢原子在不同能级上的能量和相应的电子轨道半径为：三、原子的跃迁:1、当氢原子从n=2的能级跃到n=1的能级时,(1)原子是吸收光子还是辐射光子,(2)辐射光子的能能量、频率和波长是多少2、当氢原子从n=3的能级跃到n=1的能级时,能辐射出多少种的光子，它们的频率是多少氢原子的光谱图可见光区特点1.几种特定频率的光2.光谱是分立的亮线原子光谱每一种原子都有自己特定的原子光谱，不同原子，其原子光谱均不同玻尔的原子模型 hν=E初 – E未 三、玻尔计算出氢的电子的各条可能轨道半径和电子在各条轨道上运动时的能量（包括动能和势能）公式：rn=n2 r1轨道半径：（n=1,2,3……)能 量： En=E1（n=1,2,3……) 式中r1 ( r1 =0.53×10－10m )、E1 ( E1=－13.6eV)、分别代表第一条（即离核最近的）可能轨道的半径和电子在这条轨道上运动时的能量，rn、En 分别代表第n条可能轨道的半径和电子在第n条轨道上运动时的能量，n是正整数，叫量子数。四、氢原子的能级图：－－－－－－－－－－－－－－－－－１２３４５-13.6-3.4-1.51-0.85-0.540 eVnE∞ 1、能级：氢原子的各个定态的能量值，叫它的能级。 2、基态：在正常状态下，原子处于最低能级，这时电子在离核最近的轨道上运动，这种定态叫基态。 3、激发态：除基态以外的能量较高的其他能级，叫做激发态。 4、原子发光现象：原子从较高的激发态向较低的激发态或基态跃迁的过程，是辐射能量的过程，这个能量以光子的形式辐射出去，这就是原子发光现象。五、能级：电子云 1、能级：氢原子的各个定态的能量值，叫它的能级。 2、基态：在正常状态下，原子处于最低能级，这时电子在离核最近的轨道上运动，这种定态叫基态。 3、激发态：除基态以外的能量较高的其他能级，叫做激发态。 4、原子发光现象：原子从较高的激发态向较低的激发态或基态跃迁的过程，是辐射能量的过程，这个能量以光子的形式辐射出去，这就是原子发光现象。规律总结1、原子的跃迁指的是原子的核外电子发生跃迁。2、使原子跃迁的方式（1）原子吸收或辐射特定频率的光子（2）外来电子与原子的核外电子发生碰撞3、n=1称为基态，能量最低，离核最近，最稳定；（n被称为能量量子数） n》=2称为激发态，能量依次更高，不稳定4、（1）光子—不允许剩余（即原子吸收或辐射的能量刚好等于两个能级的能量差）（2） 电子---允许剩余，（即外来电子的能量大于或等于两个能级的能量差即可，剩余能量为动能）5、E总=EK+EP7、（1）规定无穷远处能量为零，无穷远处能量最高，因此其他能量为负值，谱线上每个能级对应的能量表示总能量E总.（2）去掉负号表示该能级对应的动能EK，（3）去掉负号也表示该能级对应的电离能： 指原子的核外电子摆脱原子核的引力束缚而飞到无穷远处所需要的能量。使原子发生电离的条件：入射光或外来电子的能量必须大于或等于各个能级对应的电离能。（3）电势能EP = 2E总8、区分一群和一个的概念可以产生谱线的条数达标练习：1、对玻尔理论的下列说法中，正确的是（ ） A、继承了卢瑟福的原子模型，但对原子能量和电子轨道引入了量子化假设 B、对经典电磁理论中关于“做加速运动的电荷要辐射电磁波”的观点提出了异议 C、用能量转化与守恒建立了原子发光频率与原子能量变化之间的定量关系 D、玻尔的两个公式是在他的理论基础上利用经典电磁理论和牛顿力学计算出来的ABCD2、下面关于玻尔理论的解释中，不正确的说法是（ ） A、原子只能处于一系列不连续的状态中，每个状态都对应一定的能量 B、原子中，虽然核外电子不断做加速运动，但只要能量状态不改变，就会向外辐射能量 C、原子从一种定态跃迁到另一种定态时，一定要辐射一定频率的光子 D、原子的每一个能量状态都对应一个电子轨道，并且这些轨道是不连续的C3、根据玻尔理论，氢原子中，量子数N越大，则下列说法中正确的是（ ）A、电子轨道半径越大 B、核外电子的速率越大C、氢原子能级的能量越大 D、核外电子的电势能越大4、根据玻尔的原子理论，原子中电子绕核运动的半径（ ）A、可以取任意值 B、可以在某一范围内取任意值C、可以取一系列不连续的任意值D、是一系列不连续的特定值DACD5、按照玻尔理论，一个氢原子中的电子从一半径为ra的圆轨道自发地直接跃迁到一半径为rb的圆轨道上，已知ra>rb，则在此过程中（ ） A、原子要发出一系列频率的光子 B、原子要吸收一系列频率的光子 C、原子要发出某一频率的光子 D、原子要吸收某一频率的光子C二、玻尔的原子结构模型1.玻尔理论的主要内容2.氢原子的能级引言引言引言卢瑟福的核式结构模型与经典电磁理论的矛盾卢瑟福的核式结构模型与经典电磁理论的矛盾1.原子的稳定性；卢瑟福的核式结构模型与经典电磁理论的矛盾1.原子的稳定性；2.原子光谱是连续谱还是线状谱。1.玻尔理论的主要内容1.玻尔理论的主要内容 ⑴原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量。这些状态叫做定态。——定态假设1.玻尔理论的主要内容 ⑴原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量。这些状态叫做定态。——定态假设 ⑵原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两定态的能量差决定，即hν=E初－E终。——跃迁假设疑难辨析1.玻尔理论的主要内容 ⑴原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量。这些状态叫做定态。——定态假设 ⑵原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两定态的能量差决定，即hν=E初－E终。——跃迁假设 ⑶原子的不同能量状态跟电子沿不同轨道绕核运动相对应。原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的。——轨道能级化假设疑难辨析疑难辨析：疑难辨析：hν=E初－E终适用于光子和原子作用而使原子在各定态之间跃进迁的情况，对于光子和原子作用而使原子电离和实物粒子与原子作用而使原子激发的情况，则不受此条件的限制。疑难辨析：hν=E初－E终适用于光子和原子作用而使原子在各定态之间跃进迁的情况，对于光子和原子作用而使原子电离和实物粒子与原子作用而使原子激发的情况，则不受此条件的限制。这是因为，原子一旦电离，原子结构即被破坏，因而不再遵守有关原子结构的理论。如基态氢原子的电离能为13.6eV，只要大于或等于13.6eV的光子都被基态的氢原子吸收而发生电离，只不过入射击光子的能量越大，原子电离后产生的自由电子的动能越大。疑难辨析：hν=E初－E终适用于光子和原子作用而使原子在各定态之间跃进迁的情况，对于光子和原子作用而使原子电离和实物粒子与原子作用而使原子激发的情况，则不受此条件的限制。这是因为，原子一旦电离，原子结构即被破坏，因而不再遵守有关原子结构的理论。如基态氢原子的电离能为13.6eV，只要大于或等于13.6eV的光子都被基态的氢原子吸收而发生电离，只不过入射击光子的能量越大，原子电离后产生的自由电子的动能越大。至于实物粒子和原子碰撞的情况，由于实物粒子的动能可全部或部分地为原子吸收，所以只要入射粒子的动能大于或等于原子某两定态能量之差，也可使原子受激发而向较高能级跃迁。2.氢原子的能级2.氢原子的能级原子各定态的能量值叫做原子的能级。对于氢原子，其能级公式为：注2.氢原子的能级原子各定态的能量值叫做原子的能级。对于氢原子，其能级公式为：对应的轨道半径关系为：r n = n2 r1注2.氢原子的能级原子各定态的能量值叫做原子的能级。对于氢原子，其能级公式为：对应的轨道半径关系为：r n = n2 r1其中，n称为量子数，只能取正整数E1=－13.6eV，r1=0.53×10－10m注补充说明氢原子各定态的能量值，为电子绕核运动的动能Ek和电势能Ep的代数和，因为在选无穷远处电势能为零的情况下，各定态的电势能均为负值，且其大小总大于同一定态的动能值，所以各定态能量值均为负值，因此，不能根据氢原子的能级公式 得出氢原子各定态能量与n2成反比的错误结论。一群氢原子处于量子数为n的激发态时，可能辐射出的光谱线条数为一群氢原子处于量子数为n的激发态时，可能辐射出的光谱线条数为-13.6eV-3.4eV-1.51eV-0.85eV1234一群氢原子处于量子数为n的激发态时，可能辐射出的光谱线条数为-13.6eV-3.4eV-1.51eV-0.85eV1234一群氢原子处于量子数为n的激发态时，可能辐射出的光谱线条数为-13.6eV-3.4eV-1.51eV-0.85eV1234一群氢原子处于量子数为n的激发态时，可能辐射出的光谱线条数为-13.6eV-3.4eV-1.51eV-0.85eV1234一群氢原子处于量子数为n的激发态时，可能辐射出的光谱线条数为-13.6eV-3.4eV-1.51eV-0.85eV1234一群氢原子处于量子数为n的激发态时，可能辐射出的光谱线条数为-13.6eV-3.4eV-1.51eV-0.85eV1234一群氢原子处于量子数为n的激发态时，可能辐射出的光谱线条数为-13.6eV-3.4eV-1.51eV-0.85eV1234 [例1] 氢原子辐射一个光子后，则 （A）电子绕核旋转半径增大 （B）电子的动能增大 （C）氢原子电势能增大 （D）原子的能级值增大解析 [例1] 氢原子辐射一个光子后，则 （A）电子绕核旋转半径增大 （B）电子的动能增大 （C）氢原子电势能增大 （D）原子的能级值增大[例2]欲使处于基态的氢原子激发，下列措施可行的是（A）用10.2eV的光子照射（B）用11eV的光子照射（C）用14eV的光子照射（D）用11eV的电子碰撞解析解析解析：该题主要考查：⑴玻尔理论，⑵库仑定律和向心力，⑶电势能解析：该题主要考查：⑴玻尔理论，⑵库仑定律和向心力，⑶电势能正确的思路为：由玻尔理论可知，氢原子辐射光子后，应从离核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道。解析：该题主要考查：⑴玻尔理论，⑵库仑定律和向心力，⑶电势能正确的思路为：由玻尔理论可知，氢原子辐射光子后，应从离核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道。在此跃迁过程中，电场力对电子做了正功，因而电势能应减小。解析：该题主要考查：⑴玻尔理论，⑵库仑定律和向心力，⑶电势能正确的思路为：由玻尔理论可知，氢原子辐射光子后，应从离核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道。在此跃迁过程中，电场力对电子做了正功，因而电势能应减小。另由经典电磁理论，电子绕核做匀速圆周运动的向心力即为氢核对电子的库仑力： 可见，电子运动半径越小，其动能越大。解析：该题主要考查：⑴玻尔理论，⑵库仑定律和向心力，⑶电势能正确的思路为：由玻尔理论可知，氢原子辐射光子后，应从离核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道。在此跃迁过程中，电场力对电子做了正功，因而电势能应减小。另由经典电磁理论，电子绕核做匀速圆周运动的向心力即为氢核对电子的库仑力： 可见，电子运动半径越小，其动能越大。再结合能量转化和守恒定律，氢原子放出光子，辐射出一定的能量，所以原子的总能量减少。解析：该题主要考查：⑴玻尔理论，⑵库仑定律和向心力，⑶电势能正确的思路为：由玻尔理论可知，氢原子辐射光子后，应从离核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道。在此跃迁过程中，电场力对电子做了正功，因而电势能应减小。另由经典电磁理论，电子绕核做匀速圆周运动的向心力即为氢核对电子的库仑力： 可见，电子运动半径越小，其动能越大。再结合能量转化和守恒定律，氢原子放出光子，辐射出一定的能量，所以原子的总能量减少。综上讨论，可知该题只有答案（B）正确。解析：该题主要考查对玻尔理论中原子跃迁条件的认识和理解.解析：该题主要考查对玻尔理论中原子跃迁条件的认识和理解.正确的思路为：由玻尔理论可知，氢原子在各能级间跃迁时，只吸收能量值刚好等于某两能级之差的光子。由氢原子能级关系不难算出，10.2eV刚好为氢原子n=1和n=2的两能级之差，而11eV则不是氢原子基态和任一激发态的能量之差，因而基态氢原子只能吸收前者被激发，而不能吸收后者。解析：该题主要考查对玻尔理论中原子跃迁条件的认识和理解.正确的思路为：由玻尔理论可知，氢原子在各能级间跃迁时，只吸收能量值刚好等于某两能级之差的光子。由氢原子能级关系不难算出，10.2eV刚好为氢原子n=1和n=2的两能级之差，而11eV则不是氢原子基态和任一激发态的能量之差，因而基态氢原子只能吸收前者被激发，而不能吸收后者。对于14eV的光子，其能量大于氢原子的电离能(13.6eV)，足以使氢原子电离——使电子脱离核的束缚而成为自由电子，因而不受氢原子能级间跃迁条件的限制。由能的转化和守恒定律不难知道，氢原子吸收14 eV的光子电离后产生的自由电子还应具有0.4 eV的动能。解析：该题主要考查对玻尔理论中原子跃迁条件的认识和理解.正确的思路为：由玻尔理论可知，氢原子在各能级间跃迁时，只吸收能量值刚好等于某两能级之差的光子。由氢原子能级关系不难算出，10.2eV刚好为氢原子n=1和n=2的两能级之差，而11eV则不是氢原子基态和任一激发态的能量之差，因而基态氢原子只能吸收前者被激发，而不能吸收后者。对于14eV的光子，其能量大于氢原子的电离能(13.6eV)，足以使氢原子电离——使电子脱离核的束缚而成为自由电子，因而不受氢原子能级间跃迁条件的限制。由能的转化和守恒定律不难知道，氢原子吸收14 eV的光子电离后产生的自由电子还应具有0.4 eV的动能。另外，用电子去碰撞氢原子时，入射电子的动能可全部或部分地为氢原子吸收，所以只要入射电子的动能大于或等于基态和某个激发态能量之差，也可使氢原子激发。解析：该题主要考查对玻尔理论中原子跃迁条件的认识和理解.正确的思路为：由玻尔理论可知，氢原子在各能级间跃迁时，只吸收能量值刚好等于某两能级之差的光子。由氢原子能级关系不难算出，10.2eV刚好为氢原子n=1和n=2的两能级之差，而11eV则不是氢原子基态和任一激发态的能量之差，因而基态氢原子只能吸收前者被激发，而不能吸收后者。对于14eV的光子，其能量大于氢原子的电离能(13.6eV)，足以使氢原子电离——使电子脱离核的束缚而成为自由电子，因而不受氢原子能级间跃迁条件的限制。由能的转化和守恒定律不难知道，氢原子吸收14 eV的光子电离后产生的自由电子还应具有0.4 eV的动能。另外，用电子去碰撞氢原子时，入射电子的动能可全部或部分地为氢原子吸收，所以只要入射电子的动能大于或等于基态和某个激发态能量之差，也可使氢原子激发。结合前面的分析可知该题的正确答案为：A、C、D。
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