2019年秋粤教版高中物理选修3-5课件+教师用书+分层测试：第3章 第4节　原子的能级结构 (3份打包)

第四节　原子的能级结构 [学习目标]　1.了解能级、基态和激发态的概念.2.理解原子发射和吸收光子的能量与能级差的关系．(重点)3.能用玻尔原子理论简单解释氢原子光谱．(难点)4.知道氢原子的能级图．(重点) 一、能级结构猜想 1．猜想：氢气在放电过程中，氢原子的能量也在减少．如果能量是连续减少的，那么形成的光谱必定是连续谱，但是氢原子光谱是分立的，因此我们猜想原子内部的能量也是不连续的． 2．能级：原子内部不连续的能量称为原子的能级． 3．跃迁：原子从一个能级变化到另一个能级的过程叫作跃迁． 4．光子频率与能级差 关系式：hν＝Em－En. 二、氢原子的能级　玻尔理论 1．玻尔氢原子能级公式En＝－，(n＝1,2,3…)．n被称为能量量子数． 2．基态 (1)定义：在正常状态下，氢原子处于最低的能级E1(n＝1)，这个最低能级对应的状态称为基态． (2)基态能量：E1＝－13.6_eV. 3．激发态：当电子受到外界激发时，可从基态跃迁到较高的能级E2，E3…上，这些能级对应的状态称为激发态． 4．玻尔理论的两条基本假设 (1)定态假设．原子系统中存在具有确定能量的定态，原子处于定态时，电子绕核运动不辐射也不吸收能量． (2)跃迁假设．原子系统从一个定态跃迁到另一个定态，伴随着光子的发射和吸收． 1．正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)处在高能级的原子自发地向低能级跃迁，这个过程中要吸收光子． (×) (2)原子吸收了特定频率的光子或通过其他途径获得能量时，可从低能级向高能级跃迁． (√) (3)氢原子的能量是不连续的，只能取一些定值也就是说氢原子的能量是量子化的． (√) (4)氢原子能级表达式是瑞士的巴耳末最先得出的． (×) (5)能级间的跃迁产生不连续的谱线，从不同能级跃迁到某一特定能级就形成一个线系． (√) 2．(多选)关于玻尔理论，以下论断正确的是(　　) 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 B．当原子处于激发态时，原子向外辐射能量 C．只有当原子处于基态时，原子才不向外辐射能量 D．不论原子处于何种定态，原子都不向外辐射能量 AD　[由轨道量子化假设知A正确，根据能级假设和频率条件知，不论原子处于何种定态，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时，才辐射或吸收能量．所以B、C错误，D正确．] 3．按照玻尔理论，一个氢原子的电子从一个半径为ra的圆轨道自发地直接跃迁到一个半径为rb的圆轨道上，ra>rb，此过程中(　　) A．原子要辐射一系列频率的光子 B．原子要吸收一系列频率的光子 C．原子要辐射某一频率的光子 D．原子要吸收某一频率的光子 C　[电子从某一轨道直接跃迁到另一轨道，只能辐射或吸收某一特定频率的光子；再根据ra>rb，从较远轨道向较近轨道跃迁，即从高能级向低能级跃迁，要辐射光子．故C选项正确．] 对玻尔理论的理解 1.玻尔的原子模型 (1)定态假设：原子只能处于一系列不连续的能量状态之中，在这些状态中原子是稳定的，电子虽然绕核做圆周运动，但并不向外辐射能量．这些状态叫定态． (2)跃迁假设：原子从一种定态(设能量为Em)跃迁到另一种定态(设能量为En)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hν＝Em－En. 2．卢瑟福原子模型与玻尔原子模型的相同点与不同点 (1)相同点 ①原子有带正电的核，原子质量几乎全部集中在核上． ②带负电的电子在核外运转． (2)不同点 卢瑟福模型：库仑力提供向心力，r的取值是连续的． 玻尔模型：轨道r是分立的、量子化的，原子能量也是量子化的． 3．能级 对氢原子而言，核外的一个电子绕核运行时，若半径不同，则对应着的原子能量也不同，若使原子电离，外界必须对原子做功，使电子摆脱它与原子核之间库仑力的束缚，所以原子电离后的能量比原子其他状态的能量都高．我们把原子电离后的能量记为0，即选取电子离核无穷远处时氢原子的能量为零，则其他状态下的能量值均为负值． 原子各能级的关系为：En＝(n＝1,2,3…)． 对氢原子而言，基态能量：E1＝－13.6 eV，其他各激发态的能级为： E2＝－3.4 eV E3＝－1.51 eV …… 这里E1、E2…En是指原子的总能量，即电子动能与电势能的和． 【例1】　(多选)由玻尔理论可知，下列说法中正确的是(　　) A．电子绕核运动有加速度，就要向外辐射电磁波 B．处于定态的原子，其电子做变速运动，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 D．原子的轨道半径越大，原子的能量越大 BD　[按照经典物理学的观点，电子绕核运动有加速度，一定会向外辐射电磁波，很短时间内电子的能量就会消失，与客观事实相矛盾，由玻尔假设可知选项A、C错误，B正确；原子轨道