《理化生選修》ppt課件

1、第1講原子構(gòu)造氫原子光譜考點(diǎn)考點(diǎn)1 1原子構(gòu)造原子構(gòu)造1.1.電子的發(fā)現(xiàn)：英國物理學(xué)家電子的發(fā)現(xiàn)：英國物理學(xué)家_發(fā)現(xiàn)了電子發(fā)現(xiàn)了電子. .2.2.粒子散射實(shí)驗(yàn)粒子散射實(shí)驗(yàn)1909190919111911年，英國物理學(xué)家年，英國物理學(xué)家_和他的助手進(jìn)展了用和他的助手進(jìn)展了用粒粒子轟擊金箔的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)子轟擊金箔的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)粒子穿過金箔后根本粒子穿過金箔后根本上仍沿上仍沿_方向前進(jìn)，但有少數(shù)方向前進(jìn)，但有少數(shù)粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，偏粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)的角度甚至大于轉(zhuǎn)的角度甚至大于9090，也就是說它們幾乎被，也就是說它們幾乎被“撞了回來撞了回來. .湯姆孫湯姆孫盧瑟福

2、盧瑟福原來原來3.3.原子的核式構(gòu)造模型原子的核式構(gòu)造模型在原子中心有一個(gè)很小的核，原子全部的在原子中心有一個(gè)很小的核，原子全部的_和幾乎全部和幾乎全部_都集中在核里，帶負(fù)電的電子在核外空間繞核旋轉(zhuǎn)都集中在核里，帶負(fù)電的電子在核外空間繞核旋轉(zhuǎn). .質(zhì)量質(zhì)量正電荷正電荷1.1.認(rèn)識(shí)原子構(gòu)造的線索認(rèn)識(shí)原子構(gòu)造的線索氣體放電的研討氣體放電的研討 陰極射線陰極射線 發(fā)現(xiàn)電子發(fā)現(xiàn)電子 湯姆孫的湯姆孫的“棗糕模型棗糕模型 盧瑟福核式構(gòu)造模盧瑟福核式構(gòu)造模型型 玻爾模型玻爾模型. .粒子散射實(shí)驗(yàn)粒子散射實(shí)驗(yàn)氫原子光譜的研討氫原子光譜的研討2.2.三種原子模型的對(duì)比三種原子模型的對(duì)比實(shí)驗(yàn)根底實(shí)驗(yàn)根底 構(gòu)造差別

3、構(gòu)造差別 勝利和局限勝利和局限 “棗糕棗糕模型模型 電子的電子的發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn) 帶正電物質(zhì)均勻分帶正電物質(zhì)均勻分布在原子內(nèi)，電子布在原子內(nèi)，電子鑲嵌其中鑲嵌其中 解釋了一些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)解釋了一些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，無法闡明象，無法闡明粒粒子散射實(shí)驗(yàn)子散射實(shí)驗(yàn)核式結(jié)核式結(jié)構(gòu)模型構(gòu)模型 粒子粒子散射實(shí)散射實(shí)驗(yàn)驗(yàn) 全部正電荷和幾乎全全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量集中在核里，部質(zhì)量集中在核里，電子繞核旋轉(zhuǎn)電子繞核旋轉(zhuǎn) 勝利解釋了勝利解釋了粒子散射粒子散射實(shí)驗(yàn)，無法解釋原子的實(shí)驗(yàn)，無法解釋原子的穩(wěn)定性與原子光譜的分穩(wěn)定性與原子光譜的分立特征立特征 玻爾的玻爾的原子原子模型模型 氫原子光譜氫原子光譜的研討的研討 在核式構(gòu)造模型根底在

4、核式構(gòu)造模型根底上，引入量子化觀念上，引入量子化觀念 勝利解釋了氫原子光勝利解釋了氫原子光譜，無法解釋較復(fù)雜譜，無法解釋較復(fù)雜的原子光譜的原子光譜考點(diǎn)考點(diǎn)2 2 氫原子光譜與玻爾實(shí)際氫原子光譜與玻爾實(shí)際1.1.光譜光譜(1)(1)光譜光譜: :用光柵或棱鏡可以把光按波長展開，獲得光的用光柵或棱鏡可以把光按波長展開，獲得光的_ _ ( (頻率頻率) )和強(qiáng)度分布的記錄，即光譜和強(qiáng)度分布的記錄，即光譜. .(2)(2)光譜分類光譜分類. .有些光譜是一條條的有些光譜是一條條的_，這樣的光譜叫做線狀譜，這樣的光譜叫做線狀譜. .有的光譜是連在一同的有的光譜是連在一同的_，這樣的光譜叫做延續(xù)譜，這樣的

5、光譜叫做延續(xù)譜. .波長波長亮線亮線光帶光帶(3)(3)氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律. .巴耳末線系是氫原子光譜在可見光區(qū)的譜線，其波長公式巴耳末線系是氫原子光譜在可見光區(qū)的譜線，其波長公式_，(n=3,4,5,)(n=3,4,5,)，R R是里德伯常量，是里德伯常量，R=1.10R=1.10107 m-1107 m-1，n n為量子數(shù)為量子數(shù). .12211R()2n2.2.玻爾實(shí)際玻爾實(shí)際(1)(1)定態(tài)：原子只能處于一系列定態(tài)：原子只能處于一系列_的能量形狀中，在這些的能量形狀中，在這些能量形狀中原子是能量形狀中原子是_的，電子雖然繞核運(yùn)動(dòng)，但并不向外輻的，電子雖然繞核運(yùn)動(dòng)，

6、但并不向外輻射能量射能量. .(2)(2)躍遷：原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時(shí)，它輻射或吸收躍遷：原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時(shí)，它輻射或吸收一定頻率的光子，光子的能量由這兩個(gè)定態(tài)的能量差決議，即一定頻率的光子，光子的能量由這兩個(gè)定態(tài)的能量差決議，即hv=_.(hhv=_.(h是普朗克常量，是普朗克常量，h=6.63h=6.6310-34 Js)10-34 Js)(3)(3)軌道：原子的不同能量形狀跟電子在不同的圓周軌道繞核運(yùn)軌道：原子的不同能量形狀跟電子在不同的圓周軌道繞核運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng)動(dòng)相對(duì)應(yīng). .原子的定態(tài)是原子的定態(tài)是_，因此電子的能夠軌道也是，因此電子的能夠軌道也是_._.不延續(xù)不延

7、續(xù)穩(wěn)定穩(wěn)定Em-EnEm-En不延續(xù)的不延續(xù)的不延續(xù)的不延續(xù)的1.1.對(duì)原子躍遷條件對(duì)原子躍遷條件hv=Em-Enhv=Em-En的闡明的闡明原子躍遷條件原子躍遷條件hv=Em-Enhv=Em-En只適用于光子和原子作用而使原子在各只適用于光子和原子作用而使原子在各定態(tài)之間躍遷的情況定態(tài)之間躍遷的情況. .對(duì)于光子和原子作用而使氫原子電離時(shí)，對(duì)于光子和原子作用而使氫原子電離時(shí)，只需入射光的能量只需入射光的能量E13.6 eVE13.6 eV，氫原子就能吸收光子的能量，氫原子就能吸收光子的能量，對(duì)于實(shí)物粒子與原子作用使氫原子激發(fā)時(shí)，實(shí)物粒子的能量大對(duì)于實(shí)物粒子與原子作用使氫原子激發(fā)時(shí)，實(shí)物粒子的

8、能量大于或等于能級(jí)差即可于或等于能級(jí)差即可. .2.2.氫原子躍遷時(shí)電子動(dòng)能、電勢(shì)能與原子能量的變化氫原子躍遷時(shí)電子動(dòng)能、電勢(shì)能與原子能量的變化(1)(1)原子能量原子能量: : 隨隨n n增大而增大，其中增大而增大，其中E1=-13.6 eV.E1=-13.6 eV.(2)(2)電子動(dòng)能電子動(dòng)能: :電子繞氫原子核運(yùn)動(dòng)時(shí)靜電力提供向心力電子繞氫原子核運(yùn)動(dòng)時(shí)靜電力提供向心力, ,即即 隨隨r r增大而減小增大而減小. .(3)(3)電勢(shì)能電勢(shì)能: :經(jīng)過庫侖力做功判別電勢(shì)能的增減經(jīng)過庫侖力做功判別電勢(shì)能的增減. .當(dāng)軌道半徑減小時(shí)當(dāng)軌道半徑減小時(shí), ,庫侖力做正功庫侖力做正功, ,電勢(shì)能減小電

9、勢(shì)能減小; ;反之反之, ,軌道半徑軌道半徑增大時(shí)增大時(shí), ,電勢(shì)能添加電勢(shì)能添加. .1nknpn2EEEE,n222kn2nevkekm,E,rr2r所以考點(diǎn)考點(diǎn)3 3 氫原子的能級(jí)、能級(jí)公式氫原子的能級(jí)、能級(jí)公式1.1.氫原子的能級(jí)和軌道半徑氫原子的能級(jí)和軌道半徑(1)(1)氫原子的能級(jí)公式：氫原子的能級(jí)公式：En= _(n=1,2,3En= _(n=1,2,3，)，其中，其中E1E1為基為基態(tài)能量，其數(shù)值為態(tài)能量，其數(shù)值為E1= _.E1= _.(2)(2)氫原子的半徑公式：氫原子的半徑公式：rn= _(n=1,2,3rn= _(n=1,2,3，)，其中，其中r1r1為基為基態(tài)半徑，又

10、稱玻爾半徑，其數(shù)值為態(tài)半徑，又稱玻爾半徑，其數(shù)值為r1=0.53r1=0.5310-10m.10-10m.121En-13.6 eV-13.6 eVn2r1n2r12.2.氫原子的能級(jí)圖氫原子的能級(jí)圖能級(jí)圖如下圖能級(jí)圖如下圖. .1.1.能級(jí)圖中相關(guān)量意義的闡明能級(jí)圖中相關(guān)量意義的闡明相相 關(guān)關(guān) 量量意義意義能級(jí)圖中的橫線能級(jí)圖中的橫線表示氫原子可能的能量狀態(tài)表示氫原子可能的能量狀態(tài)定態(tài)定態(tài)橫線左端的數(shù)字橫線左端的數(shù)字“1 1，2 2，3”3”表示量子數(shù)表示量子數(shù)橫線右端的數(shù)字橫線右端的數(shù)字“-13.6,-13.6,-3.4”-3.4”表示氫原子的能量表示氫原子的能量相鄰橫線間的距離相鄰橫線間

11、的距離表示相鄰的能量差，量子數(shù)越大相鄰表示相鄰的能量差，量子數(shù)越大相鄰的能量差越小的能量差越小, ,距離越小距離越小帶箭頭的豎線帶箭頭的豎線表示原子由較高能級(jí)向較低能級(jí)躍遷，表示原子由較高能級(jí)向較低能級(jí)躍遷，原子躍遷的條件為原子躍遷的條件為h hv v=E=Em m-E-En n2.2.關(guān)于光譜線條數(shù)的兩點(diǎn)闡明關(guān)于光譜線條數(shù)的兩點(diǎn)闡明(1)(1)一群氫原子躍遷發(fā)出能夠的光譜線條數(shù)為一群氫原子躍遷發(fā)出能夠的光譜線條數(shù)為 (2)(2)一個(gè)氫原子躍遷發(fā)出能夠的光譜線條數(shù)最多為一個(gè)氫原子躍遷發(fā)出能夠的光譜線條數(shù)最多為(n-1).(n-1).2nn n1NC.2 原子構(gòu)造與原子構(gòu)造與粒子散射實(shí)驗(yàn)粒子散射

12、實(shí)驗(yàn)【例證【例證1 1】(1)(1)盧瑟福和他的助手做盧瑟福和他的助手做粒子轟擊金箔實(shí)驗(yàn)，獲得粒子轟擊金箔實(shí)驗(yàn)，獲得了重要發(fā)現(xiàn)了重要發(fā)現(xiàn). .關(guān)于關(guān)于粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，以下說法正確的選項(xiàng)粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，以下說法正確的選項(xiàng)是是( )( )A.A.證明了質(zhì)子的存在證明了質(zhì)子的存在B.B.證明了原子核是由質(zhì)子和中子組成的證明了原子核是由質(zhì)子和中子組成的C.C.證明了原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在一個(gè)很小證明了原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在一個(gè)很小的核里的核里D.D.闡明了原子中的電子只能在某些軌道上運(yùn)動(dòng)闡明了原子中的電子只能在某些軌道上運(yùn)動(dòng)(2)(2)英國物理學(xué)家盧瑟福用英國物

13、理學(xué)家盧瑟福用粒子轟擊金箔，發(fā)現(xiàn)了粒子轟擊金箔，發(fā)現(xiàn)了粒子的散粒子的散射景象射景象. .以下圖中，以下圖中，O O表示金原子核的位置，那么能正確表示該實(shí)表示金原子核的位置，那么能正確表示該實(shí)驗(yàn)中經(jīng)過金原子核附近的驗(yàn)中經(jīng)過金原子核附近的粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡的是圖中的粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡的是圖中的( )( )【解題指南】解答此題時(shí)，應(yīng)把握以下兩點(diǎn)：【解題指南】解答此題時(shí)，應(yīng)把握以下兩點(diǎn)：(1)(1)明確明確粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果與結(jié)論粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果與結(jié)論. .(2)(2)了解了解粒子散射實(shí)驗(yàn)的分析圖粒子散射實(shí)驗(yàn)的分析圖. .【自主解答】【自主解答】(1)(1)選選C.C.粒子散射實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了原子內(nèi)存在一個(gè)集中粒

14、子散射實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了原子內(nèi)存在一個(gè)集中了全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量的核了全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量的核.C.C對(duì)，對(duì)，A A、B B錯(cuò)錯(cuò). .玻爾發(fā)現(xiàn)了電子玻爾發(fā)現(xiàn)了電子軌道量子化，軌道量子化，D D錯(cuò)錯(cuò). .(2)(2)選選B.B.粒子散射的緣由是原子核對(duì)其有庫侖斥力的作用，離核粒子散射的緣由是原子核對(duì)其有庫侖斥力的作用，離核越近，斥力越大，偏轉(zhuǎn)越明顯，當(dāng)正好擊中原子核時(shí)，由于越近，斥力越大，偏轉(zhuǎn)越明顯，當(dāng)正好擊中原子核時(shí)，由于粒粒子質(zhì)量較小而反彈子質(zhì)量較小而反彈.B.B圖正確圖正確. .【總結(jié)提升】解答此題的關(guān)鍵在于弄清【總結(jié)提升】解答此題的關(guān)鍵在于弄清粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果與粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果與所得結(jié)論

15、及實(shí)驗(yàn)時(shí)所得結(jié)論及實(shí)驗(yàn)時(shí)粒子的能夠軌跡粒子的能夠軌跡. .對(duì)易錯(cuò)選項(xiàng)及錯(cuò)誤緣由詳對(duì)易錯(cuò)選項(xiàng)及錯(cuò)誤緣由詳細(xì)分析如下細(xì)分析如下: :易錯(cuò)角度易錯(cuò)角度錯(cuò)誤原因錯(cuò)誤原因(2)(2)易錯(cuò)選易錯(cuò)選A A只注意到了只注意到了粒子受庫侖力排斥會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，粒子受庫侖力排斥會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，且離且離O O點(diǎn)越近，所受庫侖力越大，偏轉(zhuǎn)越明顯，點(diǎn)越近，所受庫侖力越大，偏轉(zhuǎn)越明顯，但忽視了所受斥力的方向與偏轉(zhuǎn)方向間的關(guān)但忽視了所受斥力的方向與偏轉(zhuǎn)方向間的關(guān)系系(2)(2)易錯(cuò)選易錯(cuò)選C C誤認(rèn)為只要不是正碰，軌跡向一側(cè)偏就行，誤認(rèn)為只要不是正碰，軌跡向一側(cè)偏就行，忽略了忽略了粒子離原子核越近，所受庫侖斥力粒子離原子核越近，所

16、受庫侖斥力越大，偏轉(zhuǎn)越明顯越大，偏轉(zhuǎn)越明顯 能級(jí)躍遷與光譜線能級(jí)躍遷與光譜線【例證【例證2 2】如下圖為氫原子最低的四個(gè)能級(jí)，當(dāng)氫原子在這些能】如下圖為氫原子最低的四個(gè)能級(jí)，當(dāng)氫原子在這些能級(jí)間躍遷時(shí)：級(jí)間躍遷時(shí)：(1)(1)有能夠放出多少種能量的光子？有能夠放出多少種能量的光子？(2)(2)在哪兩個(gè)能級(jí)間躍遷時(shí)，所放出光子波長最長？波長是多少？在哪兩個(gè)能級(jí)間躍遷時(shí)，所放出光子波長最長？波長是多少？【解題指南】求解此題應(yīng)把握以下兩點(diǎn)：【解題指南】求解此題應(yīng)把握以下兩點(diǎn)：(1)(1)根據(jù)輻射出的光譜線條數(shù)，可知能放出多少種能量的光子根據(jù)輻射出的光譜線條數(shù)，可知能放出多少種能量的光子. .(2)(

17、2)用用hv=Em-Enhv=Em-En和和c=vc=v求波長求波長.【自主解答】【自主解答】(1)(1)(2)(2)氫原子由第氫原子由第4 4能級(jí)向第能級(jí)向第3 3能級(jí)躍遷時(shí)，能量差最小，輻射的光能級(jí)躍遷時(shí)，能量差最小，輻射的光子波長最長子波長最長. .由由hv=E4-E3hv=E4-E3得：得：所以所以1.881.8810-6 m.10-6 m.答案：答案：(1)6(1)6種種 (2) (2)第第4 4能級(jí)向第能級(jí)向第3 3能級(jí)躍遷能級(jí)躍遷1.881.8810-6 m10-6 mn n144 1N6.22種種43chEE43hcEE 348196.63 103 10m0.851.511.6

18、 10 【總結(jié)提升】解答能級(jí)躍遷與光譜線問題的本卷須知【總結(jié)提升】解答能級(jí)躍遷與光譜線問題的本卷須知(1)(1)能級(jí)之間躍遷時(shí)放出的光子頻率是不延續(xù)的能級(jí)之間躍遷時(shí)放出的光子頻率是不延續(xù)的. .(2)(2)一個(gè)氫原子，向低能級(jí)躍遷時(shí)能夠發(fā)出的光子種數(shù)最多為一個(gè)氫原子，向低能級(jí)躍遷時(shí)能夠發(fā)出的光子種數(shù)最多為n-1,n-1,而一群氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)能夠發(fā)出的光子種數(shù)最多為而一群氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)能夠發(fā)出的光子種數(shù)最多為(3)(3)能級(jí)之間發(fā)生躍遷時(shí)放出能級(jí)之間發(fā)生躍遷時(shí)放出( (吸收吸收) )光子的頻率由光子的頻率由hv=Em-Enhv=Em-En求求得得. .假設(shè)求波長可由公式假設(shè)求波長可由

19、公式c=vc=v求得求得. .2nC . 與能級(jí)有關(guān)的能量問題與能級(jí)有關(guān)的能量問題【例證【例證3 3】(10(10分分)(1)(1)能量為能量為EiEi的光子照射基態(tài)氫原子，剛好可的光子照射基態(tài)氫原子，剛好可使該原子中的電子成為自在電子使該原子中的電子成為自在電子. .這一能量這一能量EiEi稱為氫的電離能稱為氫的電離能. .現(xiàn)用一頻率為現(xiàn)用一頻率為v v的光子從基態(tài)氫原子中擊出了一電子，該電子的光子從基態(tài)氫原子中擊出了一電子，該電子在遠(yuǎn)離核以后速度的大小為在遠(yuǎn)離核以后速度的大小為_(_(用光子頻率用光子頻率v v、電子質(zhì)量、電子質(zhì)量m m、氫原子的電離能氫原子的電離能EiEi和普朗克常量和普

20、朗克常量h h表示表示).).(2)(2)氫原子在基態(tài)時(shí)軌道半徑氫原子在基態(tài)時(shí)軌道半徑r1=0.53r1=0.5310-10 m10-10 m，能量，能量E1=-13.6 eVE1=-13.6 eV，求氫原子處于基態(tài)時(shí)：，求氫原子處于基態(tài)時(shí)：電子的動(dòng)能；電子的動(dòng)能；原子的電勢(shì)能；原子的電勢(shì)能；用波長是多少的光照射可使其電離？用波長是多少的光照射可使其電離？【解題指南】根據(jù)能量守恒求【解題指南】根據(jù)能量守恒求(1).(1).求解求解(2)(2)可關(guān)注以下三點(diǎn)：可關(guān)注以下三點(diǎn)：(1)(1)由庫侖力提供向心力求電子的動(dòng)能；由庫侖力提供向心力求電子的動(dòng)能；(2)(2)由氫原子的能量為電子的動(dòng)能和電勢(shì)能

21、之和求電勢(shì)能；由氫原子的能量為電子的動(dòng)能和電勢(shì)能之和求電勢(shì)能；(3)(3)照射光的能量大于基態(tài)能量即可使基態(tài)的氫原子電離照射光的能量大于基態(tài)能量即可使基態(tài)的氫原子電離. .【規(guī)范解答】【規(guī)范解答】(1)(1)由能量守恒得由能量守恒得 (2 (2分分) )解得電子速度為解得電子速度為 (2 (2分分) )(2)(2)設(shè)處于基態(tài)的氫原子核外電子速度為設(shè)處于基態(tài)的氫原子核外電子速度為v1v1，那么：，那么： (1 (1分分) )所以電子動(dòng)能所以電子動(dòng)能 (1 (1分分) )2i1mvhvE ,2i2 hvEv.m221211mvek.rr291922k11101911ke9 10(1.6 10)Em

22、veV13.6eV.22r2 0.53 101.6 10由于由于所以所以 (2 (2分分) )設(shè)用波長為設(shè)用波長為的光照射可使氫原子電離：的光照射可使氫原子電離： (1 (1分分) )所以所以 (1 (1分分) )答案：答案：(1) (2)(1) (2)13.6 eV 13.6 eV -27.2 eV-27.2 eV9.149.1410-8 m10-8 m1k1p1EE E ,11p1kEEE13.6eV 13.6eV27.2eV. 1hc0E .3488191hc6.63 103 10m9.14 10 m.E13.6 1.6 10 i2 hEm【總結(jié)提升】與能級(jí)有關(guān)的能量問題的規(guī)范求解【總結(jié)

23、提升】與能級(jí)有關(guān)的能量問題的規(guī)范求解1.1.普通解題步驟普通解題步驟(1)(1)分析知量，根據(jù)庫侖力提供核外電子做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力分析知量，根據(jù)庫侖力提供核外電子做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力列圓周運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)方程列圓周運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)方程. .(2)(2)根據(jù)處于某定態(tài)原子的能量等于電子動(dòng)能與電子電勢(shì)能之和根據(jù)處于某定態(tài)原子的能量等于電子動(dòng)能與電子電勢(shì)能之和列方程，求電勢(shì)能列方程，求電勢(shì)能. .(3)(3)原子發(fā)生能級(jí)躍遷時(shí)能量與吸收或放出光子原子發(fā)生能級(jí)躍遷時(shí)能量與吸收或放出光子( (或?qū)嵨锪Ｗ踊驅(qū)嵨锪Ｗ? )的的能量相等，可列方程求光子的頻率或相關(guān)物理量能量相等，可列方程求光子的頻率或相關(guān)物理量. .2.2

24、.對(duì)氫原子能級(jí)躍遷的進(jìn)一步了解對(duì)氫原子能級(jí)躍遷的進(jìn)一步了解(1)(1)原子從低能級(jí)向高能級(jí)躍遷：吸收一定能量的光子，當(dāng)一個(gè)原子從低能級(jí)向高能級(jí)躍遷：吸收一定能量的光子，當(dāng)一個(gè)光子的能量滿足光子的能量滿足hv=Ehv=E末末-E-E初時(shí)，才干被某一個(gè)原子吸收，使原初時(shí)，才干被某一個(gè)原子吸收，使原子從低能級(jí)子從低能級(jí)E E初向高能級(jí)初向高能級(jí)E E末躍遷，而當(dāng)光子能量末躍遷，而當(dāng)光子能量hvhv大于或小于大于或小于E E末末-E-E初時(shí)都不能被原子吸收初時(shí)都不能被原子吸收. .(2)(2)原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷，以光子的方式向外輻射能量，原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷，以光子的方式向外輻射能量，所輻射

25、的光子能量恰等于發(fā)生躍遷時(shí)的兩能級(jí)間的能量差所輻射的光子能量恰等于發(fā)生躍遷時(shí)的兩能級(jí)間的能量差. .(3)(3)當(dāng)光子能量大于或等于當(dāng)光子能量大于或等于13.6 eV13.6 eV時(shí)，也可以被處于基態(tài)的氫時(shí)，也可以被處于基態(tài)的氫原子吸收，使氫原子電離；當(dāng)處于基態(tài)的氫原子吸收的光子能原子吸收，使氫原子電離；當(dāng)處于基態(tài)的氫原子吸收的光子能量大于量大于13.6 eV13.6 eV時(shí)，氫原子電離后，電子具有一定的初動(dòng)能時(shí)，氫原子電離后，電子具有一定的初動(dòng)能. .(4)(4)原子還可吸收外來實(shí)物粒子原子還可吸收外來實(shí)物粒子( (例如自在電子例如自在電子) )的能量而被激發(fā)的能量而被激發(fā). .由于實(shí)物粒子

26、的動(dòng)能可全部或部分被原子吸收，所以只需入射由于實(shí)物粒子的動(dòng)能可全部或部分被原子吸收，所以只需入射粒子的能量大于或等于兩能級(jí)的能量差值粒子的能量大于或等于兩能級(jí)的能量差值(E=Em-En)(E=Em-En)，均可使原，均可使原子發(fā)生能級(jí)躍遷子發(fā)生能級(jí)躍遷. .(5)(5)躍遷時(shí)電子動(dòng)能、原子勢(shì)能與原子能量的變化當(dāng)軌道半徑減躍遷時(shí)電子動(dòng)能、原子勢(shì)能與原子能量的變化當(dāng)軌道半徑減小時(shí)，庫侖引力做正功，原子的電勢(shì)能減小，電子動(dòng)能增大，小時(shí)，庫侖引力做正功，原子的電勢(shì)能減小，電子動(dòng)能增大，原子能量減小原子能量減小. .反之，軌道半徑增大時(shí)，原子電勢(shì)能增大，電子反之，軌道半徑增大時(shí)，原子電勢(shì)能增大，電子動(dòng)能

27、減小，原子能量增大動(dòng)能減小，原子能量增大. .1.(20211.(2021四川高考四川高考) )氫原子從能級(jí)氫原子從能級(jí)m m躍遷到能級(jí)躍遷到能級(jí)n n時(shí)輻射紅光的時(shí)輻射紅光的頻率為頻率為v1v1，從能級(jí)，從能級(jí)n n躍遷到能級(jí)躍遷到能級(jí)k k時(shí)吸收紫光的頻率為時(shí)吸收紫光的頻率為v2v2，已，已知普朗克常量為知普朗克常量為h h，假設(shè)氫原子從能級(jí)，假設(shè)氫原子從能級(jí)k k躍遷到能級(jí)躍遷到能級(jí)m m，那么，那么( )( )A.A.吸收光子的能量為吸收光子的能量為hv1+ hv2hv1+ hv2B.B.輻射光子的能量為輻射光子的能量為hv1+ hv2hv1+ hv2C.C.吸收光子的能量為吸收光子的

28、能量為hv2-hv1hv2-hv1D.D.輻射光子的能量為輻射光子的能量為hv2-hv1hv2-hv1【解析】選【解析】選D.D.氫原子從能級(jí)氫原子從能級(jí)m m躍遷到躍遷到n n時(shí)輻射紅光，闡明能級(jí)時(shí)輻射紅光，闡明能級(jí)m m高高于能級(jí)于能級(jí)n n，而從能級(jí)，而從能級(jí)n n躍遷到能級(jí)躍遷到能級(jí)k k時(shí)吸收紫光，闡明能級(jí)時(shí)吸收紫光，闡明能級(jí)k k也高也高于能級(jí)于能級(jí)n n，由于紫光頻率，由于紫光頻率v2v2大于紅光頻率大于紅光頻率v1,v1,所以所以hv2hv1,hv2hv1,因因此能級(jí)此能級(jí)k k要高于能級(jí)要高于能級(jí)m m，氫原子從能級(jí)，氫原子從能級(jí)k k躍遷到躍遷到m m時(shí)該當(dāng)向外輻射時(shí)該當(dāng)向

29、外輻射光子，光子的能量為光子，光子的能量為E=hv2-hv1,E=hv2-hv1,故故D D正確正確. .2.2.用頻率為用頻率為v0v0的光照射大量處于基態(tài)的氫原子，在所發(fā)射的光的光照射大量處于基態(tài)的氫原子，在所發(fā)射的光譜中僅能觀測(cè)到頻率分別為譜中僅能觀測(cè)到頻率分別為v1v1、v2v2、v3v3的三條譜線，且的三條譜線，且v3v2v1,v3v2v1,那么那么( )( )A.v0v1 B.v3=v2+v1A.v02n2的某一能級(jí)躍遷的某一能級(jí)躍遷到到n=2n=2的能級(jí)的能級(jí), ,輻射出能量為輻射出能量為2.55 eV2.55 eV的光的光子子. .問：問：(1)(1)最少要給基態(tài)的氫原子提供多

30、少電子最少要給基態(tài)的氫原子提供多少電子伏特的能量伏特的能量, ,才干使它輻射出上述能量的才干使它輻射出上述能量的光子光子? ?(2)(2)請(qǐng)?jiān)趫D中畫出獲得該能量后的氫原子能夠的輻射躍遷圖請(qǐng)?jiān)趫D中畫出獲得該能量后的氫原子能夠的輻射躍遷圖. .【解析】【解析】(1)(1)氫原子從氫原子從n2n2的某一能級(jí)躍遷到的某一能級(jí)躍遷到n=2n=2的能級(jí)的能級(jí), ,輻射光輻射光子的頻率應(yīng)滿足子的頻率應(yīng)滿足hv=En-E2=2.55 eVhv=En-E2=2.55 eVEn=hv+E2=-0.85 eV,En=hv+E2=-0.85 eV,所以所以n=4n=4基態(tài)氫原子要躍遷到基態(tài)氫原子要躍遷到n=4n=4的

31、能級(jí)的能級(jí), ,應(yīng)提供的能量應(yīng)提供的能量: :E=E4-E1=12.75 eV.E=E4-E1=12.75 eV.(2)(2)輻射躍遷圖如下圖輻射躍遷圖如下圖. .答案：答案：(1)12.75 eV (2)(1)12.75 eV (2)見解析圖見解析圖8.8.氫原子的能級(jí)如下圖，知可見光的光子能量范圍約為氫原子的能級(jí)如下圖，知可見光的光子能量范圍約為1.621.623.11 eV3.11 eV，那么，那么(1)(1)假設(shè)用恣意頻率的紫外線照射處于假設(shè)用恣意頻率的紫外線照射處于n=3n=3能級(jí)的氫原子，氫原能級(jí)的氫原子，氫原子子能否電離？能否電離？(2)(2)大量氫原子從高能級(jí)向大量氫原子從高能

32、級(jí)向n n能級(jí)躍遷時(shí)，發(fā)出的光具有顯著的能級(jí)躍遷時(shí)，發(fā)出的光具有顯著的熱效應(yīng)，那么熱效應(yīng)，那么n n至少等于多少？至少等于多少？【解析】【解析】(1)(1)可見光能量范圍為可見光能量范圍為1.621.623.11 eV3.11 eV，紫外線的光子，紫外線的光子能量一定大于能量一定大于3.11 eV3.11 eV，而處于，而處于n=3n=3激發(fā)態(tài)的氫原子發(fā)生電離需激發(fā)態(tài)的氫原子發(fā)生電離需要的能量大于等于要的能量大于等于1.51 eV1.51 eV，所以恣意頻率的紫外線均可使，所以恣意頻率的紫外線均可使n=3n=3能級(jí)的氫原子電離能級(jí)的氫原子電離. .(2)(2)發(fā)出的光具有顯著的熱效應(yīng)，其光子能

33、量發(fā)出的光具有顯著的熱效應(yīng)，其光子能量E1.62 eVE1.62 eV，由能，由能級(jí)圖可知，級(jí)圖可知，n3,n3,即即n n至少等于至少等于3.3.答案：答案：(1)(1)能電離能電離 (2)3 (2)39.9.氫原子基態(tài)能量氫原子基態(tài)能量E1=-13.6 eVE1=-13.6 eV，電子繞核做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑，電子繞核做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r1=0.53r1=0.5310-10 m.10-10 m.求氫原子處于求氫原子處于n=4n=4激發(fā)態(tài)時(shí)：激發(fā)態(tài)時(shí)：(1)(1)原子系統(tǒng)具有的能量；原子系統(tǒng)具有的能量；(2)(2)電子在電子在n=4n=4軌道上運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能；軌道上運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能；( (知能量關(guān)系知能量關(guān)

34、系 半半徑關(guān)系徑關(guān)系rn=n2r1,k=9.0rn=n2r1,k=9.0109 Nm2/C2,e=1.6109 Nm2/C2,e=1.610-19 C)10-19 C)(3)(3)假設(shè)要使處于假設(shè)要使處于n=2n=2的氫原子電離，至少要用頻率多大的電磁波的氫原子電離，至少要用頻率多大的電磁波照射氫原子？照射氫原子？( (普朗克常量普朗克常量h=6.63h=6.6310-34 Js)10-34 Js)n121EEn，【解題指南】此題解題思緒如下：【解題指南】此題解題思緒如下：(1)(1)根據(jù)玻爾實(shí)際求原子能量；根據(jù)玻爾實(shí)際求原子能量；(2)(2)結(jié)合圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)求電子動(dòng)能；結(jié)合圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)求電子

35、動(dòng)能；(3)(3)根據(jù)電離能求光子頻率根據(jù)電離能求光子頻率. .【解析】【解析】(1)(1)由由 得得(2)(2)由于由于rn=n2r1rn=n2r1，所以，所以r4=42r1,r4=42r1,由圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)得由圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)得所以所以 (3)(3)要使處于要使處于n=2n=2能級(jí)的氫原子電離，照射光光子的能量應(yīng)能使能級(jí)的氫原子電離，照射光光子的能量應(yīng)能使電子從第電子從第2 2能級(jí)躍遷到無限遠(yuǎn)處，最小頻率的電磁波的光子能量能級(jí)躍遷到無限遠(yuǎn)處，最小頻率的電磁波的光子能量應(yīng)為應(yīng)為: : 得得v=8.21v=8.211014 Hz.1014 Hz.答案：答案：(1)-0.85 eV (2)0.85 eV (3)8.21(1)-0.85 eV (2)0.85 eV (3)8.211014 Hz1014 Hzn121EEn142EE0.85eV.4 22244evkmrr291922k41019.0 101.6 101keEmvJ0.85eV.232r32 0.53 101Ehv0,4【總結(jié)提升】如何處置電子繞核運(yùn)動(dòng)的綜合問題【總結(jié)提升】如何處置電子繞核運(yùn)動(dòng)的綜合問題在勝利引入量子化概念的同時(shí)，玻爾實(shí)際還保管了經(jīng)典的電子在勝利引入量子化概念的同時(shí)，玻爾實(shí)際還保管了經(jīng)典的電子軌道，對(duì)電子繞核運(yùn)動(dòng)的軌道半徑、速度、周期、動(dòng)能、電勢(shì)軌道，