物理課件高三物理能級(jí)

物理課件高三物理能級(jí)第1頁(yè)，共39頁(yè)，2023年，2月20日，星期六

19世紀(jì)末20世紀(jì)初，人類叩開了微觀世界的大門，物理學(xué)家根據(jù)有研究提出了關(guān)于原子結(jié)構(gòu)的各種模型，盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型能夠很好的解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，得到了多數(shù)人的支持，但是與經(jīng)典的電磁理論發(fā)生了矛盾．著名的

粒子散射實(shí)驗(yàn)第2頁(yè)，共39頁(yè)，2023年，2月20日，星期六第3頁(yè)，共39頁(yè)，2023年，2月20日，星期六一、原子核式結(jié)構(gòu)與經(jīng)典電磁理論的矛盾：圓周運(yùn)動(dòng)電場(chǎng)變化輻射電磁波能量減小軌道半徑減小最終落到原子核上圓周運(yùn)動(dòng)向外輻射能量f波=f勻圓輻射電磁波的頻率應(yīng)連續(xù)變化原子是穩(wěn)定的f勻圓逐漸增大由經(jīng)典電磁理論原子是不穩(wěn)定的輻射的電磁波的頻率只是某些確定值事實(shí)軌道半徑連續(xù)減小第4頁(yè)，共39頁(yè)，2023年，2月20日，星期六以上矛盾表明，從宏觀現(xiàn)象總結(jié)出來的經(jīng)典電磁理論不適用于原子這樣小的物體產(chǎn)生的微觀現(xiàn)象。為了解決這個(gè)矛盾，1913年玻爾在盧瑟福學(xué)說的基礎(chǔ)上，把普朗克的量子理論運(yùn)用到原子系統(tǒng)上，提出了玻爾理論。第5頁(yè)，共39頁(yè)，2023年，2月20日，星期六二、玻爾的原子模型盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型與經(jīng)典電磁理論的矛盾1.原子的穩(wěn)定性?2.原子光譜是連續(xù)譜還是線狀譜?尼爾斯·玻爾丹麥（1885-1962年）

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1885年，玻爾(NeilsBohr)出生于丹麥．哥本哈根。他的父親是哥本哈根大學(xué)一名杰出的生理學(xué)教授，母親出生于一個(gè)在銀行、政治和教育各界中均很活躍的富有猶太人家庭。父母從小便很關(guān)心玻爾，使他的天賦得以充分發(fā)揮。

1903年，玻爾入讀哥本哈根大學(xué)，主修物理學(xué)。玻爾尚未畢業(yè)時(shí)，便巳經(jīng)鋒芒畢露，他通過觀察噴射的水流就能精密測(cè)量出水的表面張力。1909年，玻爾獲理科碩士學(xué)位，1911年獲哲學(xué)博士學(xué)位。第7頁(yè)，共39頁(yè)，2023年，2月20日，星期六他的博士論文《金屬電子論的研究》定性地說明了金屬的各種性質(zhì)。他察覺到經(jīng)典理論的缺陷，并證明了金屬的磁性決不能用這些原理解釋。結(jié)束在哥本哈根大學(xué)的學(xué)習(xí)后，玻爾前往英國(guó)劍橋大學(xué)，想在湯姆遜的指導(dǎo)下繼續(xù)研究電子論，但是湯姆遜巳經(jīng)對(duì)這個(gè)問題失去了興趣。于是玻爾隨即轉(zhuǎn)往曼徹斯特大學(xué)，在盧瑟福的實(shí)驗(yàn)室工作。1913年，他發(fā)表了三篇論文，把當(dāng)時(shí)的原子結(jié)構(gòu)模型與量子論結(jié)合起來，揭開了物理學(xué)嶄新的一頁(yè)。

第8頁(yè)，共39頁(yè)，2023年，2月20日，星期六愛因斯坦一直對(duì)量子力學(xué)的概率解釋感到不滿，他曾在寫給玻爾的信中提到:「量子力學(xué)雖然令人贊嘆，但在我的心中有個(gè)聲音告訴我，它還不是那真實(shí)的東西……我無論如何也不相信上帝會(huì)在擲骰子!」本世紀(jì)最偉大的兩位科學(xué)巨人之間的大戰(zhàn)就此揭開序幕．

愛因斯坦曾提出許多“矛盾”，企圖證明量子力學(xué)站不住腳。但是，玻爾對(duì)這些“矛盾”經(jīng)過分析之后，反倒幫助闡明了量子力學(xué)的原理。第9頁(yè)，共39頁(yè)，2023年，2月20日，星期六

玻爾年輕時(shí)，和他的兄弟曾是丹麥國(guó)家足球隊(duì)的隊(duì)員。當(dāng)1922年在斯德哥爾摩給他授獎(jiǎng)時(shí)，有一丹麥報(bào)紙這樣風(fēng)趣地報(bào)導(dǎo)說：授予“著名足球運(yùn)動(dòng)員尼耳斯.玻爾”諾貝爾獎(jiǎng)金。第10頁(yè)，共39頁(yè)，2023年，2月20日，星期六第11頁(yè)，共39頁(yè)，2023年，2月20日，星期六二、玻爾原子結(jié)構(gòu)模型

⑴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，電子雖然繞核運(yùn)動(dòng)，但并不向外輻射能量。這些狀態(tài)叫做定態(tài)?！☉B(tài)假設(shè)第12頁(yè)，共39頁(yè)，2023年，2月20日，星期六

⑵原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時(shí)，輻射或吸收一定頻率的光子，光子的能量由這兩定態(tài)的能量差決定，即hν=E初－E終?！S遷假設(shè)⑶原子的不同能量狀態(tài)跟電子沿不同軌道繞核運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng)。原子的定態(tài)是不連續(xù)的，因此電子的可能軌道也是不連續(xù)的?！壍滥芗?jí)化假設(shè)第13頁(yè)，共39頁(yè)，2023年，2月20日，星期六三、能級(jí)1、內(nèi)容：原子處于不同定態(tài)時(shí)所具有的能量值電子處于什么軌道時(shí)原子所具有的能量較?。渴莾?nèi)層軌道還是外層軌道？2、基態(tài)：能量值最低的狀態(tài)軌道半徑最小3、激發(fā)態(tài)：除基態(tài)外的狀態(tài)4、電離：核外電子脫離核的束縛狀態(tài)原子的能量值最高第14頁(yè)，共39頁(yè)，2023年，2月20日，星期六玻爾從上述假設(shè)出發(fā)，利用庫(kù)侖定律和牛頓運(yùn)動(dòng)定律，計(jì)算出了氫的電子可能的軌道半徑和對(duì)應(yīng)的能量．氫原子能級(jí)第15頁(yè)，共39頁(yè)，2023年，2月20日，星期六四、氫原子的軌道及對(duì)應(yīng)的能級(jí)n∞：電子脫離核束縛12345∞n量子數(shù)-13.6-3.4-1.51-0.85-0.540E/eV氫原子能級(jí)圖第16頁(yè)，共39頁(yè)，2023年，2月20日，星期六五、光子的發(fā)射與吸收1、向下躍遷12345∞n量子數(shù)-13.6-3.4-1.51-0.85-0.540E/eV可自發(fā)地經(jīng)過一次或幾次躍遷達(dá)基態(tài)躍遷時(shí)以光子的形式向外放出能量發(fā)射光子第17頁(yè)，共39頁(yè)，2023年，2月20日，星期六某個(gè)氫原子處于n=4激發(fā)態(tài)1、它可能向外輻射哪些波長(zhǎng)的光子？2、它最多向外輻射的光子數(shù)為多少？3、若是一群處于該激發(fā)態(tài)的氫原子呢？12345∞n量子數(shù)-13.6-3.4-1.51-0.85-0.540E/eV要注意是一個(gè)原子躍遷還是一群原子躍遷可能的光子的頻率有

種第18頁(yè)，共39頁(yè)，2023年，2月20日，星期六五、光子的發(fā)射與吸收1、向下躍遷2、向上躍遷發(fā)射光子12345∞n量子數(shù)-13.6-3.4-1.51-0.85-0.540E/eV吸收能量1)光子使原子躍遷光子的能量必須等于能級(jí)差要么全被吸收，要么不吸收第19頁(yè)，共39頁(yè)，2023年，2月20日，星期六電離：使原子電離電離后電子剩余動(dòng)能為：注意：En為負(fù)值思考:分別能量為2eV、10eV的光子照射處于n=2激發(fā)態(tài)的氫原子，結(jié)果如何？第20頁(yè)，共39頁(yè)，2023年，2月20日，星期六2)實(shí)物粒子使原子躍遷躍遷：實(shí)物粒子和原子碰撞的情況，由于實(shí)物粒子的動(dòng)能可全部或部分地為原子吸收，所以只要入射粒子的動(dòng)能大于或等于原子某兩定態(tài)能量之差，也可使原子受激發(fā)而向較高能級(jí)躍遷。思考:用動(dòng)能為12ev、15ev的電子與氫原子碰撞，氫原子是否能發(fā)生躍遷第21頁(yè)，共39頁(yè)，2023年，2月20日，星期六六、光譜產(chǎn)生：由熾熱的固體、液體、高壓氣體發(fā)光而產(chǎn)生1)連續(xù)光譜：復(fù)色光通過三棱鏡后在光屏上所形成的彩色光帶1、發(fā)射光譜：物質(zhì)發(fā)光直接產(chǎn)生的光譜連續(xù)分布著包含從紅光到紫光的各種色光的光譜第22頁(yè)，共39頁(yè)，2023年，2月20日，星期六2)原子光譜：只包含一些不連續(xù)亮線的光譜,其中的亮線稱為譜線不同元素的原子發(fā)光其譜線一般不同，故將譜線稱為特征譜線產(chǎn)生：由稀薄氣體發(fā)光而產(chǎn)生第23頁(yè)，共39頁(yè)，2023年，2月20日，星期六2、吸收光譜：高溫物體發(fā)出的白光通過物質(zhì)時(shí)，某些小長(zhǎng)的光被物質(zhì)吸收后產(chǎn)生的光譜產(chǎn)生：熾熱物體發(fā)出的白光通過溫度較低的氣體后產(chǎn)生第24頁(yè)，共39頁(yè)，2023年，2月20日，星期六光譜分析的技術(shù)在科學(xué)研究中有廣泛的應(yīng)用，一種元素在樣品中的含量即使很少，也能觀察到它的光譜．因此光譜分析可以用來確定樣品中包含哪些元素，這種方法非常靈敏，利用光譜還能確定遙遠(yuǎn)星球的物質(zhì)成分．光譜分析:利用原子光譜和吸收光譜第25頁(yè)，共39頁(yè)，2023年，2月20日，星期六

漆碗：第三文化層（距今6500～6000年）．利用紅外光分析其表面，其光譜圖和馬王堆漢墓出土漆皮的裂解光譜圖相似．第26頁(yè)，共39頁(yè)，2023年，2月20日，星期六

X射線照射激發(fā)熒光，通過分析熒光判斷越王勾踐寶劍的成分．第27頁(yè)，共39頁(yè)，2023年，2月20日，星期六七、玻爾理論的成功與局限之處1、成功之處：引入了“量子”的觀念成功解釋了氫原子的線狀光譜2、局限之處：過多地引用了經(jīng)典的物理理論對(duì)于外層電子較多元素的原子光譜，其理論與事實(shí)相差很大取而代之的是“量子力學(xué)”第28頁(yè)，共39頁(yè)，2023年，2月20日，星期六八、氫原子的能量rv庫(kù)侖力提供向心力1、電子的動(dòng)能：2、原子的電勢(shì)能：取電子與核相距無窮遠(yuǎn)時(shí)的電勢(shì)能為零第29頁(yè)，共39頁(yè)，2023年，2月20日，星期六3、原子的能量：原子的能量值是核外電子的動(dòng)能原子所具有的勢(shì)能的總和原子的能量值為什么是一個(gè)負(fù)值?衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的模型與此類似第30頁(yè)，共39頁(yè)，2023年，2月20日，星期六氫原子各定態(tài)的能量值，為電子繞核運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能Ek和電勢(shì)能Ep的代數(shù)和，因?yàn)樵谶x無窮遠(yuǎn)處電勢(shì)能為零的情況下，各定態(tài)的電勢(shì)能均為負(fù)值，且其大小總大于同一定態(tài)的動(dòng)能值，所以各定態(tài)能量值均為負(fù)值，因此，不能根據(jù)氫原子的能級(jí)公式得出氫原子各定態(tài)能量與n2成反比的錯(cuò)誤結(jié)論。第31頁(yè)，共39頁(yè)，2023年，2月20日，星期六例題1：按照波爾理論，氫原子核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道上，有關(guān)能量變化的說法中，正確的是:A、電子的動(dòng)能變大，電勢(shì)能變大，總能量變大B、電子的動(dòng)能變小，電勢(shì)能變小，總能量變小C、電子的動(dòng)能變小，電勢(shì)能變大，總能量不變D、電子的動(dòng)能變小，電勢(shì)能變大，總能量變大D第32頁(yè)，共39頁(yè)，2023年，2月20日，星期六例題2：一群處于基態(tài)的氫原子吸收某種單色光的光子后，只能發(fā)出頻率為γ1、

γ

2、

γ

3的三種光子，且γ

1>γ

2>γ

3，則A、被氫原子吸收的光子的能量為hγ

1

B、被氫原子吸收的光子的能量為hγ

2

C、γ

1=γ

2+γ

3D、被氫原子吸收的光子的能量為hγ

1+hγ

2+hγ

3AC第33頁(yè)，共39頁(yè)，2023年，2月20日，星期六例題3：根據(jù)玻爾理論，某原子的電子從能量為E的軌道躍遷到能量為E/的軌道，輻射出波長(zhǎng)為λ的光，以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，則E/等于

A.B.C.D.C第34頁(yè)，共39頁(yè)，2023年，2月20日，星期六例題4：欲使處于基態(tài)的氫原子被激發(fā)，下列可行的措施是（）A.用10.２eV的光子照射B.用11eV的光子照射C.用14eV的光子照射D.用11eV的電子碰撞ACD第35頁(yè)，共39頁(yè)，2023年，2月20日，星期六例題5在氣體放電管中，用攜帶著能量12.2eV的電子去轟擊氫原子，試確定此時(shí)的氫可能輻射的譜線的波長(zhǎng)第36頁(yè)，共39頁(yè)，2023年，2月20日，星期六例題6：有1200個(gè)都處于n=4能級(jí)的氫原子，最終都處于基態(tài)，其發(fā)出光子的總數(shù)是多少？設(shè)處于第n能級(jí)的原子向各低能級(jí)躍遷的原子數(shù)是處于n能級(jí)原子數(shù)的倍。（