第四节原子的能级结构ppt课件

第四节第四节原子的能级结构原子的能级结构第四节原子的能级结构1变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分656.3nm486.1nm434.1nm410.2nm为什么不连续的？为什么不连续的？656.3nm486.1nm434.1nm410.2nm为什2玻尔的基本假设玻尔的基本假设1.定态假设：定态假设：原子只能处于一系列不连续的能量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。这些状态然绕核运动，但并不向外辐射能量。这些状态叫叫定态定态依据：依据：氢原子光谱是分立氢原子光谱是分立(线状线状)的，原子是稳定的的，原子是稳定的设想：设想：原子内部的能量是不连续的。原子内部的能量是不连续的。1913年丹麦物理学家玻尔在卢瑟福核模型基础年丹麦物理学家玻尔在卢瑟福核模型基础上，结合普朗克量子假设和原子光谱的分立性，上，结合普朗克量子假设和原子光谱的分立性，提出假设：提出假设：玻尔的基本假设1.定态假设：原子只能处于一系列不连续的能量状33.3.跃迁假设跃迁假设:当原子从一个能量为当原子从一个能量为E En n的状态跃迁到另的状态跃迁到另一个能量为一个能量为E Em m的状态时，就要发射或吸收一个频率的状态时，就要发射或吸收一个频率为为 的光子的光子.2.2.轨道能级化假设：轨道能级化假设：原子的不同能量状态跟电子沿不同原子的不同能量状态跟电子沿不同的轨道绕核运动相对应。电子的轨道的分布也是不连续的轨道绕核运动相对应。电子的轨道的分布也是不连续的。的。3.跃迁假设:当原子从一个能量为En的状态跃迁到另一个能量为4一、能级结构猜想一、能级结构猜想在跃迁的过程中，原子辐射在跃迁的过程中，原子辐射(或吸收或吸收)光子的光子的能量能量必须必须为两个能级能量差为两个能级能量差:hv=Em-En能级：能级：原子内部不连续的能量称为原子的能级。原子内部不连续的能量称为原子的能级。跃迁：跃迁：原子从一个能级变化到另一个能级的过程。原子从一个能级变化到另一个能级的过程。hvEmEn高能级高能级低能级低能级(自发地自发地)hvEmEn高能级高能级低能级低能级(吸收能量吸收能量)一、能级结构猜想在跃迁的过程中，原子辐射(或吸收)光子的能量5二、氢原子的能级二、氢原子的能级基态：基态：在正常状态下，氢原子处于最低的能级（在正常状态下，氢原子处于最低的能级（E E1 1）的状态，的状态，称为基态。称为基态。激发态：激发态：当电子受到外界激发时，可从基态迁到较当电子受到外界激发时，可从基态迁到较 高的能级高的能级E2，E3上，这些能级对应的状态上，这些能级对应的状态 称为激发态。称为激发态。处于激发态的原子是不稳定的，它会向较低的能级处于激发态的原子是不稳定的，它会向较低的能级自自发地发地跃迁，跃迁时释放出来的能量以光子的形式向外跃迁，跃迁时释放出来的能量以光子的形式向外辐射辐射.这就是这就是氢原子发出光谱的原因氢原子发出光谱的原因二、氢原子的能级基态：在正常状态下，氢原子处于最低的能级（E6上式表明：氢原子的能量是不连续的，只能取一些定上式表明：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值，也就是说氢原子的能量是量子化的,因此因此n n也被也被称为能量量子数。称为能量量子数。n取正整数取正整数三、氢原子能级与光谱项之间的关系三、氢原子能级与光谱项之间的关系丹麦物理学家玻尔在吸取前人思想的基础上，推导丹麦物理学家玻尔在吸取前人思想的基础上，推导出氢原子的能级满足：出氢原子的能级满足：上式表明：氢原子的能量是不连续的，只能取一些定值，也就是说氢7取无穷远为零电势点取无穷远为零电势点上式也可以写成：上式也可以写成：从从 可算出：可算出：.取无穷远为零电势点上式也可以写成：从 8n 无穷远为零电势点无穷远为零电势点0eV10.2eV12.1eV12.8eV吸吸收收能能量量放放出出能能量量氢原子能级结构氢原子能级结构En-3.4eV-1.51eV-0.85eV-0.54eV0 eV-13.6eV赖曼系赖曼系普丰德系普丰德系布喇开系布喇开系帕邢系帕邢系巴耳末巴耳末高能级高能级低能级低能级n无穷远为零电势点0eV10.2eV12.19电子轨道电子轨道能级能级基态基态激激发发态态原子的能量指什么？原子的能量指什么？电子轨道能级基态激发态原子的能量指什么？10电离：电离：若光子能量过大可使电子脱离原子的束缚若光子能量过大可使电子脱离原子的束缚若光子能量达到电子电离的能量，若光子能量达到电子电离的能量，电子可以吸电子可以吸收任意光子收任意光子：注意：注意：En为负值为负值四、电离四、电离其中其中E E为电离能：为电离能：为电离能：为电离能：电离：若光子能量过大可使电子脱离原子的束缚若光子能量达到电子11变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分思考思考:分别能量为分别能量为2eV、10eV的光子照射处于的光子照射处于n=2激发态的氢原子，结果如何？激发态的氢原子，结果如何？例：例：1.用用15ev的电磁波照射处于基态的氢原子，的电磁波照射处于基态的氢原子，则电子被电离且获得则电子被电离且获得 ev的动能。的动能。1.4思考:分别能量为2eV、10eV的光子照射处于n=2激发态的12五、玻尔理论的成功与局限五、玻尔理论的成功与局限1、成功之处：、成功之处：引入了引入了“量子量子”的观的观念念成功解释了氢原子的线状光谱成功解释了氢原子的线状光谱2、局限之处：、局限之处：过多地引用了经典的物理理论过多地引用了经典的物理理论对于外层电子较多元素的对于外层电子较多元素的原子光谱，其理论与事实原子光谱，其理论与事实相差很大相差很大取而代之的是取而代之的是“量子力学量子力学”656.3nm486.1nm434.1nm 410.2nm五、玻尔理论的成功与局限1、成功之处：引入了“量子”的观念成13六、小结六、小结高能级高能级高能级高能级（发射光子）（发射光子）（吸收能量）（吸收能量）跃迁时：跃迁时：跃迁时：跃迁时：发射或吸收的光子的能量必须等于能级差发射或吸收的光子的能量必须等于能级差发射或吸收的光子的能量必须等于能级差发射或吸收的光子的能量必须等于能级差（要么全被吸收，要么不吸收）（要么全被吸收，要么不吸收）（要么全被吸收，要么不吸收）（要么全被吸收，要么不吸收）1、能级跃迁、能级跃迁低能级低能级低能级低能级低能级低能级低能级低能级高能级高能级高能级高能级自发地吸收能量达到电离时：达到电离时：达到电离时：达到电离时：电子可以吸收任意光子电子可以吸收任意光子电子可以吸收任意光子电子可以吸收任意光子六、小结高能级（发射光子）（吸收能量）跃迁时：发射或吸收的光14变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分2、氢原子能级结构、氢原子能级结构（1）氢原子能级与量子数关系（）氢原子能级与量子数关系（无穷远为零电势点）无穷远为零电势点）其中（2）氢原子能级图）氢原子能级图1 12 23 34 45 5 n n量子数量子数量子数量子数-13.6-13.6-3.4-3.4-1.51-1.51-0.85-0.85-0.54-0.540 0E/eVE/eV激发态激发态基态基态2、氢原子能级结构（1）氢原子能级与量子数关系（无穷远为零电15变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分1.一群一群氢原子处于量子数为氢原子处于量子数为4的激发态时，可能辐射的激发态时，可能辐射出的光谱线条数为出的光谱线条数为 ，一个一个氢原子处于量子数氢原子处于量子数4的激发态时，的激发态时，最多最多可能辐射出的光谱线条数为可能辐射出的光谱线条数为 。练习练习3如果把量子数改为n，结果如何？或2.大量原子从大量原子从n=5的激发态向低能级跃迁时，产生的激发态向低能级跃迁时，产生 的光谱数有的光谱数有()A.4条；条；B.7条；条；C.9条；条；D.10条条D1.一群氢原子处于量子数为4的激发态时，可能辐射出的光谱线条163.下面关于玻尔理论的解释中下面关于玻尔理论的解释中,正确的说法是正确的说法是()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；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；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；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。且这些轨道是不连续的。AD3.下面关于玻尔理论的解释中,正确的说法是(174.根据玻尔理论，氢原子中，量子数根据玻尔理论，氢原子中，量子数n越大，则下列说法中越大，则下列说法中正确的是（正确的是（）A.电子轨道半径越大；电子轨道半径越大；B.核外电子的速率越大；核外电子的速率越大；C.氢原子能级的能量越大；氢原子能级的能量越大；D.核外电子的电势能越大。核外电子的电势能越大。ACD5.按照玻尔理论，一个氢原子中的电子从一半径为按照玻尔理论，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的圆轨道自发地直接跃迁到一半径为rb的圆轨道上，的圆轨道上，已知已知rarb，则在此过程中（，则在此过程中（）A.原子要发出一系列频率的光子；原子要发出一系列频率的光子；B.原子要吸收一系列原子要吸收一系列频率的光子；频率的光子；C.原子要发出某一频率的光子；原子要发出某一频率的光子；D.原子原子要吸收某一频率的光子。要吸收某一频率的光子。C4.根据玻尔理论，氢原子中，量子数n越大，则下列说法中正确18