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,高中物理选修3-5粤教版,第四节 原子的能级结构,目标定位 1.了解能级、跃迁、能量量子化以及基态、激发态等概念.2.了解能级跃迁伴随着能量变化，知道能级跃迁过程中吸收或放出光子.3.能通过能级跃迁解释巴耳末系,一、能级结构猜想 1由氢原子光谱是分立的，我们猜想原子内部的能量也是_的 2原子内部不连续的能量称为原子的_，原子从一个能级变化到另一个能级的过程叫做_ 3能级跃迁中的能量关系：_由此可知原子在跃迁前、后的能级分别为Em和En，若原子由高能级向低能级跃迁，这个过程中_光子，若原子由低能级向高能级跃迁，这个过程需吸收特定频率的_或通过其他途径获得_ ,不连续,能级,hEmEn,辐射,光子,能量,跃迁,二、氢原子的能级 2能级状态 (1)基态：在正常状态下氢原子处于_的能级E1(n1)，这个最低能级对应的状态称为基态，氢原子在基态的能量为_ (2)激发态：当电子受到外界激发时，可从基态跃迁到_的能级E2、E3上，这些能级对应的状态称为激发态,量子化的,量子数,最低,13.6 eV,较高,(3)跃迁：处于激发态的氢原子是不稳定的，它会向较低的能级跃迁，跃迁时释放出来的能量以光子形式向外辐射，原子辐射出的光子的能量等于两能级间的_，即hEmEn(m2),能量差,三、氢原子的能级图和氢光谱线系的形成 1氢原子能级图 如图341所示 图341,2氢光谱线系的形成 能级间的跃迁产生不连续的_，从不同能级跃迁到某一特定能级就形成一个_ ，如巴耳末线系是氢原子从n3、4、5等能级跃迁到n2的能级时辐射出的光谱.,谱线,线系,一、对能级结构的理解 1轨道量子化 (1)轨道半径只能够是一些不连续的、某些分立的数值 (2)氢原子的电子最小轨道半径为r10.053 nm，其余轨道半径满足rnn2r1，式中n称为量子数，对应不同的轨道，只能取正整数,2能量量子化 (1)不同轨道对应不同的状态，在这些状态中，尽管电子做变速运动，却不辐射能量，因此这些状态是稳定的，原子在不同状态有不同的能量，所以原子的能量也是量子化的 (2)基态：原子最低的能量状态称为基态，对应的电子在离核最近的轨道上运动，氢原子基态能量E113.6 eV. (3)激发态：较高的能量状态称为激发态，对应的电子在离核较远的轨道上运动,3跃迁,【例1】 (双选)(2014广州高二检测)按照玻尔原子理论，下列表述正确的是 ( ) A核外电子运动轨道半径可取任意值 B氢原子中的电子离原子核越远，氢原子的能量越大 C电子跃迁时，辐射或吸收光子的能量由能级的能量差 决定，即h|EmEn| D氢原子从激发态向基态跃迁的过程，可能辐射能量， 也可能吸收能量 答案 BC,解析 根据玻尔理论，核外电子运动的轨道半径是确定的值，而不是任意值，A错误；氢原子中的电子离原子核越远，能级越高，能量越大，B正确；由跃迁规律可知C正确；氢原子从激发态向基态跃迁的过程中，应辐射能量，D错误,针对训练1 (单选)下列与玻尔理论有直接关系的叙述中，错误的是 ( ) A电子绕原子核做加速运动，但并不向外辐射能量，这 时原子的状态是稳定的 B原子的一系列能量状态是不连续的 C原子从一个能量状态跃迁到另一个能量状态时，一定 要吸收或放出某一频率的光子 D氢原子由带正电的原子核和带负电的电子组成，电子 绕原子核旋转 答案 D,二、原子能级和能级跃迁的理解 1原子从一种能量态跃迁到另一种能量态时，吸收(或放出)能量为h的光子(h是普朗克常量)，这个光子的能量由前、后两个能级的能量差决定，即hEmEn(mn)若mn，则辐射光子，若nm，则吸收光子,【例2】 (双选)(2014山东卷)氢原子能级如 图342所示，当氢原子从n3跃迁到 n2的能级时，辐射光的波长为656 nm.以 下判断正确的是 ( ) A氢原子从n2跃迁到n1的能级时， 辐射光的波长大于656 nm B用波长为325 nm的光照射，可使氢原子 图342 从n1跃迁到n2的能级 C一群处于n3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产 生3种谱线 D用波长为633 nm的光照射，不能使氢原子从n2跃迁 到n3的能级,答案 CD,借题发挥 1.一个氢原子和一群氢原子问题 (1)如果是一个氢原子，该氢原子的核外电子在某时刻只能处在某一个可能的轨道上，由这一轨道向另一轨道跃迁时只能有一种光，但可能发出的光条数为(n1)种 (3)若知道每条发光的能量或频率，可根据已知情况判定光线所在区域,2跃迁与电离问题 原子跃迁时，不管是吸收还是辐射光子，其光子的能量都必须等于这两个能级的能量差若想把处于某一定态上的原子的电子电离出去，就需要给原子一定的能量如基态氢原子电离，其电离能为13.6 eV，只要能量等于或大于13.6 eV的光子都能被基态氢原子吸收而电离，只不过入射光子的能量越大，原子电离后产生的电子具有的动能越大,针对训练2 如图343所示，氢原子从n2的某一能级跃迁到n2的能级，辐射出能量为2.55 eV的光子，问最少要给基态的氢原子提供多少电子伏特的能量，才能使它辐射上述能量的光子？请在图中画出获得该能量后的氢原子可能的辐射跃迁图 图343,答案 12.75 eV 跃迁图见解析图 解析 氢原子从n2的某一能级跃迁到n2的能级，满足：hEnE22.55 eV EnhE20.85 eV 所以n4 基态氢原子要跃迁到n4的能级，应提供 EE4E112.75 eV.,跃迁图如图所示：,
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