高中物理 第三章 第四节《原子的能级结构》课件 粤教选修3-5

欢迎进入物理课堂 第四节 原子的能级结构 知识点1能级结构猜想 1 定态假设 原子光谱是不连续的 猜想原子内部的能量是不连续的 我们把原子内部不连续的能量称为原子的能级 玻尔提出了在这些状态中原子是稳定的 电子虽然做加速运动 但并不向外辐射能量 这些状态叫定态 原子从一个能级变化到另一能级的过程叫做跃迁 2 轨道量子化假设 原子的不同能量状态对应电子的不同运行轨道 由于原子能量状态的不连续 因此电子的可能轨道也是不连续的 3 能量量子化假设及跃迁原理 原子从一个能量为Em的定态跃迁到另一能量为En的定态时 它辐射或吸收一定频率为 的光子 光子的能量由两种定态的能量差决定 h Em En 知识点2玻尔理论对氢原子光谱的解释1 基态和激发态 1 基态 在正常状态下 原子处于 这时电子在 离核最近的轨道上运动 这种定态 叫基态 2 激发态 原子处于 时 电子在离核较远的轨道 上运动 这种定态 叫激发态 2 原子发光 原子从基态向激发态跃迁的过程是吸收能量的过程 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 吸收或辐射的能量恰等于发生跃迁的两能级能量之差 最低能级 较高能级 知识点3卢瑟福模型与经典电磁理论的矛盾 按照经典物理学的理论 如果带电粒子做变速运动 包括振动和圆周运动 粒子一定以电磁波的形式向外辐射能量 辐射的频率等于振动或圆周运动的频率 而这种理论在解释实验现象时遇到了矛盾 1 原子的稳定性 电子绕核旋转 做的是一种变加速运动 按照经典物理学的理论 就要向外辐射电磁波 由于能量不断向外辐射 就会使得电子绕核运动的轨道半径不断减小 这样电子就会沿着螺旋线落在原子核上 因而原子将是不稳定的 但事实上原子通常是稳定的 2 原子光谱是线状谱 按照经典电磁理论 电子绕核运动时辐射的电磁波频率也将随着圆周运动频率的增大而不断增大 这样大量原子发光时 所发射的光应包含各种频率的光 而不应是单一频率的光 但实际上原子光谱是线状谱 即所发出的光的频率是不连续的 为解决以上矛盾 丹麦青年物理学家玻尔在前人学说的基础上 把普朗克的量子理论应用于原子系统中 提出了新的原子理论 玻尔原子理论 例题 氢原子的核外电子从距核较近的轨道跃迁到距核 较远的轨道过程中 A 原子要吸收光子 电子的动能增大 原子的电势能增大B 原子要放出光子 电子的动能减小 原子的电势能减小C 原子要吸收光子 电子的动能增大 原子的电势能减小D 原子要吸收光子 电子的动能减小 原子的电势能增大 根据库仑力做功的正负 库仑力做正功 电子从离核较远的轨道被 吸 到离核较近的轨道 电势能减小 库仑力做负功 电子从离核较近的轨道克服库仑力运动到离核较远的轨道 电势能增加 根据各能级能量的关系 电子在离核不同距离的轨道上运动时 整个原子系统的总能量等于电子绕核运动的动能和系统的电势能之和 即En Ekn Epn 离核越远时 即量子数n越大 原子系统的总能量En越大 而电子的动能Ekn越小 可见 系统的电势能Epn一定越大 所以 本题正确答案是D 答案 D 1 图3 4 1是氢原子第1 2 3能级的示意图 处于基态的氢原子吸收了一个光子a后 从基态跃迁到第3能级 然后该氢原子自发地放出一个光子b后 由第3能级跃迁到第2能级 接着又自发地放出一个光子c后 由第2能级跃迁到第1能级 设a b c三个光子的频率依次为 1 2 3 波长依 次为 1 2 3 下列说法中正确的是 图3 4 1 A a b c三个光子都是可见光光子B 1 2 3C 1 2 3D 1 2 3 解析 只有b是可见光 三个光子的能量显然满足h 1 h 2 h 3 正确答案应为B 答案 B 题型1 氢原子跃迁过程中能量变化问题 例题 双选 氢原子辐射一个光子后 根据玻尔理论 以下说法正确的是 A 电子的动能减少 电势能增大B 电子的动能增大 电势能减少C 电子绕核旋转的半径减少 周期变小D 电子绕核旋转的半径减小 周期变大 答案 BC 1 双选 处于基态的氢原子吸收一个光子后 CD A 电子绕核轨道半径减小B 电子动能增大C 氢原子的电势能增大D 氢原子的总能量增加解析 吸收光子 总能量增加 原子由低能级向高能级跃迁 轨道半径增大 动能减小 电势能增大 题型2 跃迁与光谱线 例题 一个氢原子的电子从半径为ra的轨道 自发地直 接跃迁到一半径为rb的轨道 已知ra rb 在此过程中 A 原子发出一系列频率的光子 D B 原子要吸收一系列频率的光子C 原子要吸收某一频率的光子D 原子要发出某一频率的光子解析 因为是从高能级向低能级跃迁 所以应放出光子 题中 直接 从一能级跃迁到另一能级 只对应某一能级差 故只能发出某一频率的光子 2 2011年深圳一模 已知金属钾的逸出功为2 22eV 氢原子的能级如图3 4 2所示 一群处在n 3能级的氢原子向低 能级跃迁时 能够从金属钾的表面打出光电子的光波共有 图3 4 2 A 一种 B 两种 C 三种 D 四种 B 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全