理解氢原子的能级图课件

第第4 4节节 波尔的原子模型波尔的原子模型学习目标学习目标:1 1、了解玻尔理论产生的背景；、了解玻尔理论产生的背景；2 2、理解和掌握玻尔理论内容、意义；、理解和掌握玻尔理论内容、意义；3 3、理解定态（基态和激发态）、量子化、理解定态（基态和激发态）、量子化、能级、跃迁的概念，理解氢原子的能级图。能级、跃迁的概念，理解氢原子的能级图。第4节 波尔的原子模型学习目标:1 1 1、原来，电子没有被库仑力吸引到核上，它一定是以很大的、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，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。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。受到上层大气阻力不断损失能量后要落到地面上一样。这样看这样看来，原子应当是不稳定的，然而实际上并不是这样。来，原子应当是不稳定的，然而实际上并不是这样。一、玻尔原子模型提出的背景：一、玻尔原子模型提出的背景：卢瑟福的原子核式结构学说很好地解释了卢瑟福的原子核式结构学说很好地解释了a a粒子的散射粒子的散射实验，初步建立了原子结构的比较正确的图景，但跟经典的实验，初步建立了原子结构的比较正确的图景，但跟经典的电磁理论发生了矛盾。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2 2 2、同时，按照经典电磁理论，电子绕核运行时辐射电磁波、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包含一切频率的连续谱。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，了解决这个矛盾，19131913年年玻尔玻尔在卢瑟福学说的基础上，在卢瑟福学说的基础上，把普朗克的量子理论运用到原子系统上，提出了玻尔把普朗克的量子理论运用到原子系统上，提出了玻尔理论。理论。2、同时，按照经典电磁理论，电子绕核运行时辐射电磁波的3二、玻尔理论的主要内容：二、玻尔理论的主要内容：1 1、原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态、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。中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量。这些状态叫这些状态叫定态定态。2 2、原子从一种定态（设能量为、原子从一种定态（设能量为E E初初）跃迁到另一种定态（设）跃迁到另一种定态（设能量为能量为E E终终）时，它辐射（或吸收）一定频率的光子，光子）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，即的能量由这两种定态的能量差决定，即E初初 E终终.h v=3 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、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。布也是不连续的。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4玻尔玻尔（18851962）4 3 2 1 E4E3E2E1定态假设定态假设跃迁假设跃迁假设4 3 2 1 E4E3E2E1轨道假设轨道假设4 3 2 1h=E初初 E未未En=rn=n2r1三、玻尔模型三、玻尔模型玻尔（18851962）玻尔的原子模型 4 3 2 5四、氢原子的能级图：四、氢原子的能级图：-13.6-3.4-1.51-0.85-0.540 eVnE四、氢原子的能级图：6 1 1、能级能级：氢原子的各个定态的能量值，叫它的能级。：氢原子的各个定态的能量值，叫它的能级。2 2、基态基态：在正常状态下，原子处于最低能级，这时电子在：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。离核最近的轨道上运动，这种定态叫基态。3 3、激发态激发态：除基态以外的能量较高的其他能级，：除基态以外的能量较高的其他能级，叫做激发态。叫做激发态。4 4、原子发光现象原子发光现象：原子从较高的激发态向较低的激发态或：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。辐射出去，这就是原子发光现象。5 5、注意：注意：从高能级向低能级跃迁时放出光子；从低能级向从高能级向低能级跃迁时放出光子；从低能级向高能级跃迁时可能是吸收光子，也可能是由于碰撞、加热等方高能级跃迁时可能是吸收光子，也可能是由于碰撞、加热等方式来传递能量）。式来传递能量）。原子从低能级向高能级跃迁时只能吸收一定频率的光子；而从某一能级到被电原子从低能级向高能级跃迁时只能吸收一定频率的光子；而从某一能级到被电离可以吸收能量大于或等于电离能的任何频率的光子。（如在基态，可以吸收离可以吸收能量大于或等于电离能的任何频率的光子。（如在基态，可以吸收E E 13.6eV13.6eV的任何光子，所吸收的能量除用于电离外，都转化为电离出去的电子的动的任何光子，所吸收的能量除用于电离外，都转化为电离出去的电子的动能）。能）。若由于碰撞原子从低能级向高能级跃迁时，碰撞粒子的动能必须大于或等于两若由于碰撞原子从低能级向高能级跃迁时，碰撞粒子的动能必须大于或等于两能级间的能量差。能级间的能量差。弗兰克弗兰克赫兹实验。赫兹实验。五、能级：五、能级：1、能级：氢原子的各个定态的能量值，叫它的能级。五、能7电子云电子云电子云8理解氢原子的能级图课件9理解氢原子的能级图课件10例例2 2、（、（0707年天津卷）年天津卷）图为氢原子能级图为氢原子能级的示意图，现有大量的氢原子处于的示意图，现有大量的氢原子处于的激发态，当向低能级跃迁时辐的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光。关于这些光射出若干不同频率的光。关于这些光下列说法正确的是（下列说法正确的是（）最容易表现出衍射现象的光是由最容易表现出衍射现象的光是由能级跃到能级产生的能级跃到能级产生的频率最小的光是由能级跃频率最小的光是由能级跃迁到能级产生的迁到能级产生的这些氢原子总共可辐射出种不这些氢原子总共可辐射出种不同频率的光同频率的光用能级跃迁到能级用能级跃迁到能级辐射出的光照射逸出功为辐射出的光照射逸出功为6.346.34的的金属铂能发生光电效应。金属铂能发生光电效应。D例2、（07年天津卷）图为氢原子能级的示意图，现有大量的氢原11CDCD12例例5 5、现有现有12001200个氢原子被激发到量子数为个氢原子被激发到量子数为4 4的能级上，若这些受的能级上，若这些受激氢原子最后都回到基态，则在此过程中发出的光子总数是多少激氢原子最后都回到基态，则在此过程中发出的光子总数是多少？假定处在量子数为？假定处在量子数为n n的激发态的氢原子跃迁到各较低能级的原的激发态的氢原子跃迁到各较低能级的原子数都是处在该激发态能级上的原子总数的子数都是处在该激发态能级上的原子总数的 。A.1200 B.2000 C.2200 D.2400A.1200 B.2000 C.2200 D.2400解：解：画出示意图，分步计算，不难得画出示意图，分步计算，不难得出结论出结论400400个，个，400400个，个，400400个，个，200200个，个，200200个，个，200200个，个，400400个，共个，共22002200个。个。例5、现有1200个氢原子被激发到量子数为4的能级上，若这些13解：解：铬原子从铬原子从n=n=2 2能级跃迁到能级跃迁到n=n=1 1能级放能能级放能E E2 2-E E1 1=3=3A A/4/4，从，从n=n=4 4能级上电离的电离能是能级上电离的电离能是A A/16/16，因此剩余的动能是，因此剩余的动能是3 3A A/4-/4-A A/16=11/16=11 A A/16/16。选。选C C。解：铬原子从n=2能级跃迁到n=1能级放能E2-E1=3A14达标练习：达标练习：1 1、对玻尔理论的下列说法中，正确的是（、对玻尔理论的下列说法中，正确的是（）A A、继承了卢瑟福的原子模型，但对原子能量和电、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子轨道引入了量子化假设B B、对经典电磁理论中关于、对经典电磁理论中关于“做加速运动的电荷要做加速运动的电荷要辐射电磁波辐射电磁波”的观点提出了异议的观点提出了异议C C、用能量转化与守恒建立了原子发光频率与原子、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能量变化之间的定量关系D D、玻尔的两个公式是在他的理论基础上利用经典、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电磁理论和牛顿力学计算出来的ABCD达标练习：1、对玻尔理论的下列说法中，正确的是（152 2、下面关于玻尔理论的解释中，不正确的说法是（、下面关于玻尔理论的解释中，不正确的说法是（）A A、原子只能处于一系列不连续的状态中，每个状态都、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对应一定的能量B B、原子中，虽然核外电子不断做加速运动，但只要能、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，就会向外辐射能量量状态不改变，就会向外辐射能量C C、原子从一种定态跃迁到另一种定态时，一定要辐射、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一定频率的光子D D、原子的每一个能量状态都对应一个电子轨道，并且、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这些轨道是不连续的C2、下面关于玻尔理论的解释中，不正确的说法是（）C163 3、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 N越大，则下列越大，则下列说法中正确的是（说法中正确的是（）A A、电子轨道半径越大、电子轨道半径越大 B B、核外电子的速率越大、核外电子的速率越大C C、氢原子能级的能量越大、氢原子能级的能量越大 D D、核外电子的电势能越大、核外电子的电势能越大4 4、根据玻尔的原子理论，原子中电子绕核运动的半径、根据玻尔的原子理论，原子中电子绕核运动的半径（）A A、可以取任意值、可以取任意值 B B、可以在某一范围内取任意值、可以在某一范围内取任意值C C、可以取一系列不连续的任意值、可以取一系列不连续的任意值D D、是一系列不连续的特定值、是一系列不连续的特定值DACD3、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175 5、按照玻尔理论，一个氢原子中的电子从一半径、按照玻尔理论，一个氢原子中的电子从一半径为为r ra a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r rb b的圆的圆轨道上，已知轨道上，已知r ra arrb b，则在此过程中（，则在此过程中（）A 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 B、原子要吸收一系列频率的光子、原子要吸收一系列频率的光子 C 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 D、原子要吸收某一频率的光子、原子要吸收某一频率的光子C5、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18理解氢原子的能级图课件19理解氢原子的能级图课件20