第四節(jié)原子的能級(jí)結(jié)構(gòu)

1、第四節(jié)第四節(jié)656.3nm486.1nm434.1nm410.2nm為什么不連續(xù)的？為什么不連續(xù)的？玻爾的基本假設(shè)玻爾的基本假設(shè)1.定態(tài)假設(shè)：定態(tài)假設(shè)：原子只能處于一系列不連續(xù)的能量原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，在這些狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的，電子狀態(tài)中，在這些狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的，電子雖然繞核運(yùn)動(dòng)，但并不向外輻射能量。這些雖然繞核運(yùn)動(dòng)，但并不向外輻射能量。這些狀態(tài)叫狀態(tài)叫定態(tài)定態(tài)依據(jù)：依據(jù)：氫原子光譜是分立氫原子光譜是分立( (線狀線狀) )的，原子是穩(wěn)定的的，原子是穩(wěn)定的設(shè)想：設(shè)想：原子內(nèi)部的能量是不連續(xù)的。原子內(nèi)部的能量是不連續(xù)的。1913年丹麥物理學(xué)家玻爾在盧瑟福核模型基礎(chǔ)年丹麥物理學(xué)

2、家玻爾在盧瑟福核模型基礎(chǔ)上，結(jié)合普朗克量子假設(shè)和原子光譜的分立性，上，結(jié)合普朗克量子假設(shè)和原子光譜的分立性，提出假設(shè)：提出假設(shè)：3.3.躍遷假設(shè)躍遷假設(shè): :當(dāng)原子從一個(gè)能量為當(dāng)原子從一個(gè)能量為E En n的狀態(tài)躍遷到另的狀態(tài)躍遷到另一個(gè)能量為一個(gè)能量為E Em m的狀態(tài)時(shí)，就要發(fā)射或吸收一個(gè)頻率的狀態(tài)時(shí)，就要發(fā)射或吸收一個(gè)頻率為為 的光子的光子. .2.2.軌道能級(jí)化假設(shè)：軌道能級(jí)化假設(shè)：原子的不同能量狀態(tài)跟電子沿不原子的不同能量狀態(tài)跟電子沿不同的軌道繞核運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng)。電子的軌道的分布也是不同的軌道繞核運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng)。電子的軌道的分布也是不連續(xù)的。連續(xù)的。一、能級(jí)結(jié)構(gòu)猜想一、能級(jí)結(jié)構(gòu)猜想在躍遷的過(guò)

3、程中，原子輻射在躍遷的過(guò)程中，原子輻射( (或吸收或吸收) )光子的光子的能量能量必須必須為兩個(gè)能級(jí)能量差為兩個(gè)能級(jí)能量差: : hv= Em- - En能級(jí)：能級(jí)：原子內(nèi)部不連續(xù)的能量稱為原子的能級(jí)。原子內(nèi)部不連續(xù)的能量稱為原子的能級(jí)。躍遷：躍遷：原子從一個(gè)能級(jí)變化到另一個(gè)能級(jí)的過(guò)程。原子從一個(gè)能級(jí)變化到另一個(gè)能級(jí)的過(guò)程。hvEmEn高能級(jí)高能級(jí)低能級(jí)低能級(jí)(自發(fā)地自發(fā)地)hvEmEn高能級(jí)高能級(jí)低能級(jí)低能級(jí)(吸收能量吸收能量)二、氫原子的能級(jí)二、氫原子的能級(jí)基態(tài)：基態(tài)：在正常狀態(tài)下，氫原子處于最低的能級(jí)（在正常狀態(tài)下，氫原子處于最低的能級(jí)（E E1 1）的狀態(tài)，的狀態(tài)，稱為基態(tài)。稱為基態(tài)。

4、激發(fā)態(tài)：激發(fā)態(tài)：當(dāng)電子受到外界激發(fā)時(shí)，可從基態(tài)遷到較當(dāng)電子受到外界激發(fā)時(shí)，可從基態(tài)遷到較 高的能級(jí)高的能級(jí)E2，E3上，這些能級(jí)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)上，這些能級(jí)對(duì)應(yīng)的狀態(tài) 稱為激發(fā)態(tài)。稱為激發(fā)態(tài)。處于激發(fā)態(tài)的原子是不穩(wěn)定的，它會(huì)向較低的能級(jí)處于激發(fā)態(tài)的原子是不穩(wěn)定的，它會(huì)向較低的能級(jí)自自發(fā)地發(fā)地躍遷，躍遷時(shí)釋放出來(lái)的能量以光子的形式向外躍遷，躍遷時(shí)釋放出來(lái)的能量以光子的形式向外輻射輻射. .這就是這就是氫原子發(fā)出光譜的原因氫原子發(fā)出光譜的原因上式表明：氫原子的能量是不連續(xù)的，只能取一些定上式表明：氫原子的能量是不連續(xù)的，只能取一些定值，也就是說(shuō)氫原子的能量是量子化的值，也就是說(shuō)氫原子的能量是量子化的,

5、,因此因此n n也被也被稱為能量量子數(shù)。稱為能量量子數(shù)。 ,n,nRhcEn321 2 n取正整數(shù)取正整數(shù)丹麥物理學(xué)家玻爾在吸取前人思想的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)丹麥物理學(xué)家玻爾在吸取前人思想的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)出氫原子的能級(jí)滿足：出氫原子的能級(jí)滿足：,n,nRhcEn321 2 eVEeVEeVE51. 140. 36 .13321, 3 , 2 , 1 ,21nnEEn取無(wú)窮遠(yuǎn)為零電勢(shì)點(diǎn)上式也可以寫(xiě)成：取無(wú)窮遠(yuǎn)為零電勢(shì)點(diǎn)上式也可以寫(xiě)成：從從 可算出：可算出：.0eV10 .2eV12 .1eV12 .8eV吸吸收收能能量量放放出出能能量量氫原子能級(jí)結(jié)構(gòu)氫原子能級(jí)結(jié)構(gòu)-3.4eV-1.51eV-0.85eV-

6、0.54eV0 eV-13.6eV賴曼系賴曼系普豐德系普豐德系布喇開(kāi)系布喇開(kāi)系帕邢系帕邢系巴耳末巴耳末1E1n2n3n4n2E3E4E12rnrn原子的能量指什么？原子的能量指什么？nEEhv nEhv 即：221mvEhvnEEE例：例：1.用用15ev的電磁波照射處于基態(tài)的氫原子，的電磁波照射處于基態(tài)的氫原子，則電子被電離且獲得則電子被電離且獲得 ev的動(dòng)能。的動(dòng)能。1.4656.3nm486.1nm434.1nm 410.2nmnmEEhv 自發(fā)地吸收能量221mvEhv無(wú)窮遠(yuǎn)為零電勢(shì)點(diǎn)）無(wú)窮遠(yuǎn)為零電勢(shì)點(diǎn)）,n,nEEn321 21 eVE6 .131其中激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)基態(tài)基態(tài)12rnrn

7、1.一群一群氫原子處于量子數(shù)為氫原子處于量子數(shù)為4的激發(fā)態(tài)時(shí)，可能輻射的激發(fā)態(tài)時(shí)，可能輻射出的光譜線條數(shù)為出的光譜線條數(shù)為 ，一個(gè)一個(gè)氫原子處于量子數(shù)氫原子處于量子數(shù)4的激發(fā)態(tài)時(shí)，的激發(fā)態(tài)時(shí)，最多最多可能輻射出的光譜線條數(shù)為可能輻射出的光譜線條數(shù)為 。1n24C練習(xí)練習(xí)3如果把量子數(shù)改為n，結(jié)果如何？2nC2) 1( nn或2. 大量原子從大量原子從n=5的激發(fā)態(tài)向低能級(jí)躍遷時(shí)，產(chǎn)生的激發(fā)態(tài)向低能級(jí)躍遷時(shí)，產(chǎn)生 的光譜數(shù)有的光譜數(shù)有( ) A. 4條；條； B. 7條；條； C. 9條；條； D. 10條條D3.下面關(guān)于玻爾理論的解釋中下面關(guān)于玻爾理論的解釋中, 正確的說(shuō)法是正確的說(shuō)法是( )

8、A.原子只能處于一系列不連續(xù)的狀態(tài)中，每個(gè)狀態(tài)原子只能處于一系列不連續(xù)的狀態(tài)中，每個(gè)狀態(tài)都對(duì)應(yīng)一定的能量；都對(duì)應(yīng)一定的能量；B.原子中，雖然核外電子不斷做加速運(yùn)動(dòng)，但只要原子中，雖然核外電子不斷做加速運(yùn)動(dòng)，但只要能量狀態(tài)不改變，就會(huì)向外輻射能量；能量狀態(tài)不改變，就會(huì)向外輻射能量；C.原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時(shí)，一定要輻原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時(shí)，一定要輻射一定頻率的光子；射一定頻率的光子；D.原子的每一個(gè)能量狀態(tài)都對(duì)應(yīng)一個(gè)電子軌道，并原子的每一個(gè)能量狀態(tài)都對(duì)應(yīng)一個(gè)電子軌道，并且這些軌道是不連續(xù)的。且這些軌道是不連續(xù)的。AD4. 根據(jù)玻爾理論，氫原子中，量子數(shù)根據(jù)玻爾理論，氫原子中，量子數(shù)n越大，則下列說(shuō)法中越大，則下列說(shuō)法中正確的是（正確的是（ ）A.電子軌道半徑越大；電子軌道半徑越大； B.核外電子的速率越大；核外電子的速率越大；C.氫原子能級(jí)的能量越大；氫原子能級(jí)的能量越大； D.核外電子的電勢(shì)能越大。核外電子的電勢(shì)能越大。ACD5. 按照玻爾理論，一個(gè)氫原子中的電子從一半徑為按照玻爾理論，一個(gè)氫原子中的電子從一半徑為 ra的圓軌道自發(fā)地直接躍遷到一半徑為的圓軌道自發(fā)地直接躍遷到一半徑為rb的圓軌道上，的圓軌道上，已知已知rar