原子的核式結(jié)構(gòu)原子的能級.ppt

1、淮北一中物理組,第一單元 原子的核式結(jié)構(gòu)原子的能級,設(shè)計、制作：王化銀,一、原子的核式結(jié)構(gòu),二、玻爾的原子結(jié)構(gòu)模型,三、典型例題解析,一、原子的核式結(jié)構(gòu),1.粒子散射實(shí)驗(yàn),2.原子的核式結(jié)構(gòu),3.原子、原子核的大小,引言,引言,引言,湯姆生的棗糕式模型,湯姆生的棗糕式模型,1.1897年湯姆生發(fā)現(xiàn)電子，揭開了研究原子結(jié)構(gòu)的序幕。,湯姆生的棗糕式模型,1.1897年湯姆生發(fā)現(xiàn)電子，揭開了研究原子結(jié)構(gòu)的序幕。,2.湯姆生的棗糕式模型：原子是一個球體，正電荷均勻地分布在整個球內(nèi)，而電子像棗糕里的棗子那樣鑲嵌在原子里面。,1.粒子散射現(xiàn)象,1.粒子散射現(xiàn)象,絕大多數(shù)粒子穿過金箔后仍能沿原來方向前進(jìn)，少

2、數(shù)粒子卻發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn)，并且有極少數(shù)粒子偏轉(zhuǎn)角超過了900,有的甚至被彈回，偏轉(zhuǎn)角幾乎達(dá)到1800。,演示,粒子,電子,粒子散射實(shí)驗(yàn),粒子,電子,粒子散射實(shí)驗(yàn),重放,粒子,電子,粒子散射實(shí)驗(yàn),重放,粒子,電子,粒子散射實(shí)驗(yàn),2.原子的核式結(jié)構(gòu),2.原子的核式結(jié)構(gòu),盧瑟福根據(jù)粒子散射實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過測定和計算，于1911年提出了原子的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說：,在原子的中心有一個很小的核，叫原子核，原子的全部正電荷和幾乎所有的質(zhì)量都集中在原子核里，帶負(fù)電的電子在核外空間繞著核旋轉(zhuǎn)。原子核所帶的單位正電荷數(shù)等于核外的電子數(shù)。,3.原子、原子核的大小,3.原子、原子核的大小,從粒子散射實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)估算出原子核的大小約

3、為10-1510-14m。,3.原子、原子核的大小,從粒子散射實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)估算出原子核的大小約為10-1510-14m。,原子的半徑大約是10-10m。,二、玻爾的原子結(jié)構(gòu)模型,1.玻爾理論的主要內(nèi)容,2.氫原子的能級,引言,引言,引言,盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型與經(jīng)典電磁理論的矛盾,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；,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。,1.玻爾理論的主要內(nèi)容,1.玻爾理論的主要內(nèi)容,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，但并不向外輻射能量。這些狀態(tài)叫做定

4、態(tài)。定態(tài)假設(shè),1.玻爾理論的主要內(nèi)容,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，但并不向外輻射能量。這些狀態(tài)叫做定態(tài)。定態(tài)假設(shè),原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時，它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h=E初E終。躍遷假設(shè),疑難辨析,1.玻爾理論的主要內(nèi)容,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，但并不向外輻射能量。這些狀態(tài)叫做定態(tài)。定態(tài)假設(shè),原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時，它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h=E初E終。躍遷假設(shè),原子的不同能量狀態(tài)跟電子

5、沿不同軌道繞核運(yùn)動相對應(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。軌道能級化假設(shè),疑難辨析,疑難辨析：,疑難辨析：,h=E初E終適用于光子和原子作用而使原子在各定態(tài)之間躍進(jìn)遷的情況，對于光子和原子作用而使原子電離和實(shí)物粒子與原子作用而使原子激發(fā)的情況，則不受此條件的限制。,疑難辨析：,h=E初E終適用于光子和原子作用而使原子在各定態(tài)之間躍進(jìn)遷的情況，對于光子和原子作用而使原子電離和實(shí)物粒子與原子作用而使原子激發(fā)的情況，則不受此條件的限制。,這是因?yàn)?，原子一旦電離，原子結(jié)構(gòu)即被破壞，因而不再遵守有關(guān)原子結(jié)構(gòu)的理論。如基態(tài)氫原子的電離能為13.6eV，只要大于或等于13.6eV的光子

6、都被基態(tài)的氫原子吸收而發(fā)生電離，只不過入射擊光子的能量越大，原子電離后產(chǎn)生的自由電子的動能越大。,疑難辨析：,h=E初E終適用于光子和原子作用而使原子在各定態(tài)之間躍進(jìn)遷的情況，對于光子和原子作用而使原子電離和實(shí)物粒子與原子作用而使原子激發(fā)的情況，則不受此條件的限制。,這是因?yàn)?，原子一旦電離，原子結(jié)構(gòu)即被破壞，因而不再遵守有關(guān)原子結(jié)構(gòu)的理論。如基態(tài)氫原子的電離能為13.6eV，只要大于或等于13.6eV的光子都被基態(tài)的氫原子吸收而發(fā)生電離，只不過入射擊光子的能量越大，原子電離后產(chǎn)生的自由電子的動能越大。,至于實(shí)物粒子和原子碰撞的情況，由于實(shí)物粒子的動能可全部或部分地為原子吸收，所以只要入射粒子的

7、動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)而向較高能級躍遷。,2.氫原子的能級,2.氫原子的能級,原子各定態(tài)的能量值叫做原子的能級。對于氫原子，其能級公式為：,注,2.氫原子的能級,原子各定態(tài)的能量值叫做原子的能級。對于氫原子，其能級公式為：,對應(yīng)的軌道半徑關(guān)系為： r n = n2 r1,注,2.氫原子的能級,原子各定態(tài)的能量值叫做原子的能級。對于氫原子，其能級公式為：,對應(yīng)的軌道半徑關(guān)系為： r n = n2 r1,其中，n稱為量子數(shù)，只能取正整數(shù) E1=13.6eV，r1=0.531010m,注,補(bǔ)充說明,氫原子各定態(tài)的能量值，為電子繞核運(yùn)動的動能Ek和電勢能Ep的代數(shù)和，因?yàn)?/p>

8、在選無窮遠(yuǎn)處電勢能為零的情況下，各定態(tài)的電勢能均為負(fù)值，且其大小總大于同一定態(tài)的動能值，所以各定態(tài)能量值均為負(fù)值，因此，不能根據(jù)氫原子的能級公式 得出氫原子各定態(tài)能量與n2成反比的錯誤結(jié)論。,一群氫原子處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)時，可能輻射出的光譜線條數(shù)為,一群氫原子處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)時，可能輻射出的光譜線條數(shù)為,-13.6eV,-3.4eV,-1.51eV,-0.85eV,1,2,3,4,一群氫原子處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)時，可能輻射出的光譜線條數(shù)為,-13.6eV,-3.4eV,-1.51eV,-0.85eV,1,2,3,4,一群氫原子處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)時，可能輻射出的光譜線條數(shù)為,-1

9、3.6eV,-3.4eV,-1.51eV,-0.85eV,1,2,3,4,一群氫原子處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)時，可能輻射出的光譜線條數(shù)為,-13.6eV,-3.4eV,-1.51eV,-0.85eV,1,2,3,4,一群氫原子處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)時，可能輻射出的光譜線條數(shù)為,-13.6eV,-3.4eV,-1.51eV,-0.85eV,1,2,3,4,一群氫原子處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)時，可能輻射出的光譜線條數(shù)為,-13.6eV,-3.4eV,-1.51eV,-0.85eV,1,2,3,4,一群氫原子處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)時，可能輻射出的光譜線條數(shù)為,-13.6eV,-3.4eV,-1.51eV

10、,-0.85eV,1,2,3,4,例1 氫原子輻射一個光子后，則 （A）電子繞核旋轉(zhuǎn)半徑增大 （B）電子的動能增大 （C）氫原子電勢能增大 （D）原子的能級值增大,解析,例1 氫原子輻射一個光子后，則 （A）電子繞核旋轉(zhuǎn)半徑增大 （B）電子的動能增大 （C）氫原子電勢能增大 （D）原子的能級值增大,例2欲使處于基態(tài)的氫原子激發(fā)，下列措施可行的是 （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,解析,解析,解析：該題主要考查： 玻爾理論，庫侖定律和向心力，電勢能,解析：該題主要考查： 玻爾理論，庫侖定律和向心力，電勢能,正確的思

11、路為： 由玻爾理論可知，氫原子輻射光子后，應(yīng)從離核較遠(yuǎn)的軌道躍遷到離核較近的軌道。,解析：該題主要考查： 玻爾理論，庫侖定律和向心力，電勢能,正確的思路為： 由玻爾理論可知，氫原子輻射光子后，應(yīng)從離核較遠(yuǎn)的軌道躍遷到離核較近的軌道。,在此躍遷過程中，電場力對電子做了正功，因而電勢能應(yīng)減小。,解析：該題主要考查： 玻爾理論，庫侖定律和向心力，電勢能,正確的思路為： 由玻爾理論可知，氫原子輻射光子后，應(yīng)從離核較遠(yuǎn)的軌道躍遷到離核較近的軌道。,在此躍遷過程中，電場力對電子做了正功，因而電勢能應(yīng)減小。,另由經(jīng)典電磁理論，電子繞核做勻速圓周運(yùn)動的向心力即為氫核對電子的庫侖力： 可見，電子運(yùn)動半徑越小，其

12、動能越大。,解析：該題主要考查： 玻爾理論，庫侖定律和向心力，電勢能,正確的思路為： 由玻爾理論可知，氫原子輻射光子后，應(yīng)從離核較遠(yuǎn)的軌道躍遷到離核較近的軌道。,在此躍遷過程中，電場力對電子做了正功，因而電勢能應(yīng)減小。,另由經(jīng)典電磁理論，電子繞核做勻速圓周運(yùn)動的向心力即為氫核對電子的庫侖力： 可見，電子運(yùn)動半徑越小，其動能越大。,再結(jié)合能量轉(zhuǎn)化和守恒定律，氫原子放出光子，輻射出一定的能量，所以原子的總能量減少。,解析：該題主要考查： 玻爾理論，庫侖定律和向心力，電勢能,正確的思路為： 由玻爾理論可知，氫原子輻射光子后，應(yīng)從離核較遠(yuǎn)的軌道躍遷到離核較近的軌道。,在此躍遷過程中，電場力對電子做了正

13、功，因而電勢能應(yīng)減小。,另由經(jīng)典電磁理論，電子繞核做勻速圓周運(yùn)動的向心力即為氫核對電子的庫侖力： 可見，電子運(yùn)動半徑越小，其動能越大。,再結(jié)合能量轉(zhuǎn)化和守恒定律，氫原子放出光子，輻射出一定的能量，所以原子的總能量減少。,綜上討論，可知該題只有答案（B）正確。,解析：該題主要考查對玻爾理論中原子躍遷條件的認(rèn)識和理解.,解析：該題主要考查對玻爾理論中原子躍遷條件的認(rèn)識和理解.,正確的思路為：由玻爾理論可知，氫原子在各能級間躍遷時，只吸收能量值剛好等于某兩能級之差的光子。由氫原子能級關(guān)系不難算出，10.2eV剛好為氫原子n=1和n=2的兩能級之差，而11eV則不是氫原子基態(tài)和任一激發(fā)態(tài)的能量之差，因

14、而基態(tài)氫原子只能吸收前者被激發(fā)，而不能吸收后者。,解析：該題主要考查對玻爾理論中原子躍遷條件的認(rèn)識和理解.,正確的思路為：由玻爾理論可知，氫原子在各能級間躍遷時，只吸收能量值剛好等于某兩能級之差的光子。由氫原子能級關(guān)系不難算出，10.2eV剛好為氫原子n=1和n=2的兩能級之差，而11eV則不是氫原子基態(tài)和任一激發(fā)態(tài)的能量之差，因而基態(tài)氫原子只能吸收前者被激發(fā)，而不能吸收后者。,對于14eV的光子，其能量大于氫原子的電離能(13.6eV)，足以使氫原子電離使電子脫離核的束縛而成為自由電子，因而不受氫原子能級間躍遷條件的限制。由能的轉(zhuǎn)化和守恒定律不難知道，氫原子吸收14 eV的光子電離后產(chǎn)生的自

15、由電子還應(yīng)具有0.4 eV的動能。,解析：該題主要考查對玻爾理論中原子躍遷條件的認(rèn)識和理解.,正確的思路為：由玻爾理論可知，氫原子在各能級間躍遷時，只吸收能量值剛好等于某兩能級之差的光子。由氫原子能級關(guān)系不難算出，10.2eV剛好為氫原子n=1和n=2的兩能級之差，而11eV則不是氫原子基態(tài)和任一激發(fā)態(tài)的能量之差，因而基態(tài)氫原子只能吸收前者被激發(fā)，而不能吸收后者。,對于14eV的光子，其能量大于氫原子的電離能(13.6eV)，足以使氫原子電離使電子脫離核的束縛而成為自由電子，因而不受氫原子能級間躍遷條件的限制。由能的轉(zhuǎn)化和守恒定律不難知道，氫原子吸收14 eV的光子電離后產(chǎn)生的自由電子還應(yīng)具有

16、0.4 eV的動能。,另外，用電子去碰撞氫原子時，入射電子的動能可全部或部分地為氫原子吸收，所以只要入射電子的動能大于或等于基態(tài)和某個激發(fā)態(tài)能量之差，也可使氫原子激發(fā)。,解析：該題主要考查對玻爾理論中原子躍遷條件的認(rèn)識和理解.,正確的思路為：由玻爾理論可知，氫原子在各能級間躍遷時，只吸收能量值剛好等于某兩能級之差的光子。由氫原子能級關(guān)系不難算出，10.2eV剛好為氫原子n=1和n=2的兩能級之差，而11eV則不是氫原子基態(tài)和任一激發(fā)態(tài)的能量之差，因而基態(tài)氫原子只能吸收前者被激發(fā)，而不能吸收后者。,對于14eV的光子，其能量大于氫原子的電離能(13.6eV)，足以使氫原子電離使電子脫離核的束縛而成為自由電子，因而不受氫原子能級間躍遷條件的限制。由能的轉(zhuǎn)化和守恒定律不難知道，氫原子吸收14 eV的光子電離后產(chǎn)生的自由電子還應(yīng)具有0.4 eV的動能。,另外，用電子去碰撞氫原子時，入射電子的動能可全部或部分地為氫原子吸收，所以只要入射電子的動能大于或等于基態(tài)和某個激發(fā)態(tài)能量之差，也可使氫原子激發(fā)。,結(jié)合前面的分析可知該題的正確答案為：A、C、D。,http:/www.99dyw.co/ 九九電影網(wǎng) http:/www.99dyw.tv/ 九九電影網(wǎng) www.youhuijuan.co 天