理解氫原子的能級(jí)圖課件

第4節(jié)波爾的原子模型學(xué)習(xí)目標(biāo):

1、了解玻爾理論產(chǎn)生的背景；2、理解和掌握玻爾理論內(nèi)容、意義；3、理解定態(tài)（基態(tài)和激發(fā)態(tài)）、量子化、能級(jí)、躍遷的概念，理解氫原子的能級(jí)圖。第4節(jié)波爾的原子模型學(xué)習(xí)目標(biāo):11、原來(lái)，電子沒(méi)有被庫(kù)侖力吸引到核上，它一定是以很大的速度繞核運(yùn)動(dòng)，就象行星繞著太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)那樣。按照經(jīng)典理論，繞核運(yùn)動(dòng)的電子應(yīng)該輻射出電磁波，因此它的能量要逐漸減少。隨著能量的減少，電子繞核運(yùn)行的軌道半徑也要減小,于是電子將沿著螺旋線的軌道落入原子核，就像繞地球運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星受到上層大氣阻力不斷損失能量后要落到地面上一樣。這樣看來(lái)，原子應(yīng)當(dāng)是不穩(wěn)定的，然而實(shí)際上并不是這樣。一、玻爾原子模型提出的背景：

盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)很好地解釋了a粒子的散射實(shí)驗(yàn)，初步建立了原子結(jié)構(gòu)的比較正確的圖景，但跟經(jīng)典的電磁理論發(fā)生了矛盾。1、原來(lái)，電子沒(méi)有被庫(kù)侖力吸引到核上，它一定是以很大的速2

2、同時(shí)，按照經(jīng)典電磁理論，電子繞核運(yùn)行時(shí)輻射電磁波的頻率應(yīng)該等于電子繞核運(yùn)行的頻率，隨著運(yùn)行軌道半徑的不斷變化，電子繞核運(yùn)行的頻率要不斷變化，因此原子輻射電磁波的頻率也要不斷變化。這樣，大量原子發(fā)光的光譜就應(yīng)該是包含一切頻率的連續(xù)譜。以上矛盾表明，從宏觀現(xiàn)象總結(jié)出來(lái)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(shuō)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。2、同時(shí)，按照經(jīng)典電磁理論，電子繞核運(yùn)行時(shí)輻射電磁波的3二、玻爾理論的主要內(nèi)容：1、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)叫定態(tài)。2、原子從一種定態(tài)（設(shè)能量為E初）躍遷到另一種定態(tài)（設(shè)能量為E終）時(shí)，它輻射（或吸收）一定頻率的光子，光子的能量由這兩種定態(tài)的能量差決定，即E初－E終.hv=3、原子的不同能量狀態(tài)跟電子沿不同的圓形軌道繞核運(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的分布也是不連續(xù)的。二、玻爾理論的主要內(nèi)容：1、原子只能處于一系列不連續(xù)的能量4玻爾（1885~1962）玻爾的原子模型4321E4E3E2E1定態(tài)假設(shè)躍遷假設(shè)4321E4E3E2E1軌道假設(shè)4321hν=E初–E未En=rn=n2r1三、玻爾模型玻爾（1885~1962）玻爾的原子模型4325四、氫原子的能級(jí)圖：－－－－－－－－－－－－－－－－－１２３４５-13.6-3.4-1.51-0.85-0.540eVnE∞四、氫原子的能級(jí)圖：－－－－－－－－－－－－－－－－－１２３6

1、能級(jí)：氫原子的各個(gè)定態(tài)的能量值，叫它的能級(jí)。2、基態(tài)：在正常狀態(tài)下，原子處于最低能級(jí)，這時(shí)電子在離核最近的軌道上運(yùn)動(dòng)，這種定態(tài)叫基態(tài)。3、激發(fā)態(tài)：除基態(tài)以外的能量較高的其他能級(jí)，叫做激發(fā)態(tài)。4、原子發(fā)光現(xiàn)象：原子從較高的激發(fā)態(tài)向較低的激發(fā)態(tài)或基態(tài)躍遷的過(guò)程，是輻射能量的過(guò)程，這個(gè)能量以光子的形式輻射出去，這就是原子發(fā)光現(xiàn)象。5、注意：從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)放出光子；從低能級(jí)向高能級(jí)躍遷時(shí)可能是吸收光子，也可能是由于碰撞、加熱等方式來(lái)傳遞能量）。

原子從低能級(jí)向高能級(jí)躍遷時(shí)只能吸收一定頻率的光子；而從某一能級(jí)到被電離可以吸收能量大于或等于電離能的任何頻率的光子。（如在基態(tài)，可以吸收E≥13.6eV的任何光子，所吸收的能量除用于電離外，都轉(zhuǎn)化為電離出去的電子的動(dòng)能）。若由于碰撞原子從低能級(jí)向高能級(jí)躍遷時(shí)，碰撞粒子的動(dòng)能必須大于或等于兩能級(jí)間的能量差?！ヌm克—赫茲實(shí)驗(yàn)。五、能級(jí)：1、能級(jí)：氫原子的各個(gè)定態(tài)的能量值，叫它的能級(jí)。五、能7電子云電子云8理解氫原子的能級(jí)圖課件9理解氫原子的能級(jí)圖課件10例2、（07年天津卷）圖為氫原子能級(jí)的示意圖，現(xiàn)有大量的氫原子處于ｎ＝４的激發(fā)態(tài)，當(dāng)向低能級(jí)躍遷時(shí)輻射出若干不同頻率的光。關(guān)于這些光下列說(shuō)法正確的是（）Ａ．最容易表現(xiàn)出衍射現(xiàn)象的光是由ｎ＝４能級(jí)躍到ｎ＝１能級(jí)產(chǎn)生的Ｂ．頻率最小的光是由ｎ＝２能級(jí)躍遷到ｎ＝１能級(jí)產(chǎn)生的Ｃ．這些氫原子總共可輻射出３種不同頻率的光Ｄ．用ｎ＝２能級(jí)躍遷到ｎ＝１能級(jí)輻射出的光照射逸出功為6.34ｅＶ的金屬鉑能發(fā)生光電效應(yīng)。D例2、（07年天津卷）圖為氫原子能級(jí)的示意圖，現(xiàn)有大量的氫原11CDCD12例5、現(xiàn)有1200個(gè)氫原子被激發(fā)到量子數(shù)為4的能級(jí)上，若這些受激氫原子最后都回到基態(tài)，則在此過(guò)程中發(fā)出的光子總數(shù)是多少？假定處在量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)的氫原子躍遷到各較低能級(jí)的原子數(shù)都是處在該激發(fā)態(tài)能級(jí)上的原子總數(shù)的。A.1200B.2000C.2200D.2400解：畫(huà)出示意圖，分步計(jì)算，不難得出結(jié)論①400個(gè)，②400個(gè)，③400個(gè)，④200個(gè)，⑤200個(gè)，⑥200個(gè)，⑦400個(gè)，共2200個(gè)。例5、現(xiàn)有1200個(gè)氫原子被激發(fā)到量子數(shù)為4的能級(jí)上，若這些13解：鉻原子從n=2能級(jí)躍遷到n=1能級(jí)放能E2-E1=3A/4，從n=4能級(jí)上電離的電離能是A/16，因此剩余的動(dòng)能是3A/4-A/16=11A/16。選C。解：鉻原子從n=2能級(jí)躍遷到n=1能級(jí)放能E2-E1=3A14達(dá)標(biāo)練習(xí)：1、對(duì)玻爾理論的下列說(shuō)法中，正確的是（）A、繼承了盧瑟福的原子模型，但對(duì)原子能量和電子軌道引入了量子化假設(shè)B、對(duì)經(jīng)典電磁理論中關(guān)于“做加速運(yùn)動(dòng)的電荷要輻射電磁波”的觀點(diǎn)提出了異議C、用能量轉(zhuǎn)化與守恒建立了原子發(fā)光頻率與原子能量變化之間的定量關(guān)系D、玻爾的兩個(gè)公式是在他的理論基礎(chǔ)上利用經(jīng)典電磁理論和牛頓力學(xué)計(jì)算出來(lái)的ABCD達(dá)標(biāo)練習(xí)：1、對(duì)玻爾理論的下列說(shuō)法中，正確的是（152、下面關(guān)于玻爾理論的解釋中，不正確的說(shuō)法是（）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)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，并且這些軌道是不連續(xù)的C2、下面關(guān)于玻爾理論的解釋中，不正確的說(shuō)法是（）C163、根據(jù)玻爾理論，氫原子中，量子數(shù)N越大，則下列說(shuō)法中正確的是（）A、電子軌道半徑越大B、核外電子的速率越大C、氫原子能級(jí)的能量越大D、核外電子的電勢(shì)能越大4、根據(jù)玻爾的原子理論，原子中電子繞核運(yùn)動(dòng)的半徑（）A、可以取任意值B、可以在某一范圍內(nèi)取任意值C、可以取一系列不連續(xù)的任意值D、是一系列不連續(xù)的特定值DACD3、根據(jù)玻爾理論，氫原子中，量子數(shù)N越大，則下列說(shuō)法中正確的175、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rb的圓軌道上，已知ra>rb，則在此過(guò)程中（）A、原子要發(fā)出一系列頻率的光子B、原子要吸收一系列頻率的光子C、原子要發(fā)出某一頻率的光子D、原子要吸收某一頻率的光子C5、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18理解氫原子的能級(jí)圖課件19理解氫原子的能級(jí)圖課件20第4節(jié)波爾的原子模型學(xué)習(xí)目標(biāo):

1、了解玻爾理論產(chǎn)生的背景；2、理解和掌握玻爾理論內(nèi)容、意義；3、理解定態(tài)（基態(tài)和激發(fā)態(tài)）、量子化、能級(jí)、躍遷的概念，理解氫原子的能級(jí)圖。第4節(jié)波爾的原子模型學(xué)習(xí)目標(biāo):211、原來(lái)，電子沒(méi)有被庫(kù)侖力吸引到核上，它一定是以很大的速度繞核運(yùn)動(dòng)，就象行星繞著太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)那樣。按照經(jīng)典理論，繞核運(yùn)動(dòng)的電子應(yīng)該輻射出電磁波，因此它的能量要逐漸減少。隨著能量的減少，電子繞核運(yùn)行的軌道半徑也要減小,于是電子將沿著螺旋線的軌道落入原子核，就像繞地球運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星受到上層大氣阻力不斷損失能量后要落到地面上一樣。這樣看來(lái)，原子應(yīng)當(dāng)是不穩(wěn)定的，然而實(shí)際上并不是這樣。一、玻爾原子模型提出的背景：

盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)很好地解釋了a粒子的散射實(shí)驗(yàn)，初步建立了原子結(jié)構(gòu)的比較正確的圖景，但跟經(jīng)典的電磁理論發(fā)生了矛盾。1、原來(lái)，電子沒(méi)有被庫(kù)侖力吸引到核上，它一定是以很大的速22

2、同時(shí)，按照經(jīng)典電磁理論，電子繞核運(yùn)行時(shí)輻射電磁波的頻率應(yīng)該等于電子繞核運(yùn)行的頻率，隨著運(yùn)行軌道半徑的不斷變化，電子繞核運(yùn)行的頻率要不斷變化，因此原子輻射電磁波的頻率也要不斷變化。這樣，大量原子發(fā)光的光譜就應(yīng)該是包含一切頻率的連續(xù)譜。以上矛盾表明，從宏觀現(xiàn)象總結(jié)出來(lái)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(shuō)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。2、同時(shí)，按照經(jīng)典電磁理論，電子繞核運(yùn)行時(shí)輻射電磁波的23二、玻爾理論的主要內(nèi)容：1、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)叫定態(tài)。2、原子從一種定態(tài)（設(shè)能量為E初）躍遷到另一種定態(tài)（設(shè)能量為E終）時(shí)，它輻射（或吸收）一定頻率的光子，光子的能量由這兩種定態(tài)的能量差決定，即E初－E終.hv=3、原子的不同能量狀態(tài)跟電子沿不同的圓形軌道繞核運(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的分布也是不連續(xù)的。二、玻爾理論的主要內(nèi)容：1、原子只能處于一系列不連續(xù)的能量24玻爾（1885~1962）玻爾的原子模型4321E4E3E2E1定態(tài)假設(shè)躍遷假設(shè)4321E4E3E2E1軌道假設(shè)4321hν=E初–E未En=rn=n2r1三、玻爾模型玻爾（1885~1962）玻爾的原子模型43225四、氫原子的能級(jí)圖：－－－－－－－－－－－－－－－－－１２３４５-13.6-3.4-1.51-0.85-0.540eVnE∞四、氫原子的能級(jí)圖：－－－－－－－－－－－－－－－－－１２３26

1、能級(jí)：氫原子的各個(gè)定態(tài)的能量值，叫它的能級(jí)。2、基態(tài)：在正常狀態(tài)下，原子處于最低能級(jí)，這時(shí)電子在離核最近的軌道上運(yùn)動(dòng)，這種定態(tài)叫基態(tài)。3、激發(fā)態(tài)：除基態(tài)以外的能量較高的其他能級(jí)，叫做激發(fā)態(tài)。4、原子發(fā)光現(xiàn)象：原子從較高的激發(fā)態(tài)向較低的激發(fā)態(tài)或基態(tài)躍遷的過(guò)程，是輻射能量的過(guò)程，這個(gè)能量以光子的形式輻射出去，這就是原子發(fā)光現(xiàn)象。5、注意：從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)放出光子；從低能級(jí)向高能級(jí)躍遷時(shí)可能是吸收光子，也可能是由于碰撞、加熱等方式來(lái)傳遞能量）。

原子從低能級(jí)向高能級(jí)躍遷時(shí)只能吸收一定頻率的光子；而從某一能級(jí)到被電離可以吸收能量大于或等于電離能的任何頻率的光子。（如在基態(tài)，可以吸收E≥13.6eV的任何光子，所吸收的能量除用于電離外，都轉(zhuǎn)化為電離出去的電子的動(dòng)能）。若由于碰撞原子從低能級(jí)向高能級(jí)躍遷時(shí)，碰撞粒子的動(dòng)能必須大于或等于兩能級(jí)間的能量差?！ヌm克—赫茲實(shí)驗(yàn)。五、能級(jí)：1、能級(jí)：氫原子的各個(gè)定態(tài)的能量值，叫它的能級(jí)。五、能27電子云電子云28理解氫原子的能級(jí)圖課件29理解氫原子的能級(jí)圖課件30例2、（07年天津卷）圖為氫原子能級(jí)的示意圖，現(xiàn)有大量的氫原子處于ｎ＝４的激發(fā)態(tài)，當(dāng)向低能級(jí)躍遷時(shí)輻射出若干不同頻率的光。關(guān)于這些光下列說(shuō)法正確的是（）Ａ．最容易表現(xiàn)出衍射現(xiàn)象的光是由ｎ＝４能級(jí)躍到ｎ＝１能級(jí)產(chǎn)生的Ｂ．頻率最小的光是由ｎ＝２能級(jí)躍遷到ｎ＝１能級(jí)產(chǎn)生的Ｃ．這些氫原子總共可輻射出３種不同頻率的光Ｄ．用ｎ＝２能級(jí)躍遷到ｎ＝１能級(jí)輻射出的光照射逸出功為6.34ｅＶ的金屬鉑能發(fā)生光電效應(yīng)。D例2、（07年天津卷）圖為氫原子能級(jí)的示意圖，現(xiàn)有大量的氫原31CDCD32例5、現(xiàn)有1200個(gè)氫原子被激發(fā)到量子數(shù)為4的能級(jí)上，若這些受激氫原子最后都回到基態(tài)，則在此過(guò)程中發(fā)出的光子總數(shù)是多少？假定處在量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)的氫原子躍遷到各較低能級(jí)的原子數(shù)都是處在該激發(fā)態(tài)能級(jí)上的原子總數(shù)的。A.1200B.2000C.2200D.2400解：畫(huà)出示意圖，分步計(jì)算，不難得出結(jié)論①400個(gè)，②400個(gè)，③400個(gè)，④200個(gè)，⑤200個(gè)，⑥200個(gè)，⑦400個(gè)，共2200個(gè)。例5、現(xiàn)有1200個(gè)氫原子被激發(fā)到量子數(shù)為4的能級(jí)上，若這些33解：鉻原子從n=2能級(jí)躍遷到n=1能級(jí)放能E2-E1=3A/4，從n=4能級(jí)上電離的電離能是A/16，因此剩余的動(dòng)能是3A/4-A/16=11A/16。選C。解：鉻原子從n=2能級(jí)躍遷到n=1能級(jí)放能E2-E1=3A34達(dá)標(biāo)練習(xí)：1、對(duì)玻爾理論的下列說(shuō)法中，正確的是（）A、繼承了盧瑟福的原子模型，但對(duì)原子能量和電子軌道引入了量子化假設(shè)B、對(duì)經(jīng)典電磁理論中關(guān)于“做加速運(yùn)動(dòng)的電荷要輻射電磁波”的觀點(diǎn)提出了異議C、用能量轉(zhuǎn)化與守恒建立了原子發(fā)光頻率與原子能量變化之間的定量關(guān)系D、玻爾的兩個(gè)公式是在他的理論基礎(chǔ)上利用經(jīng)典電磁理論和牛頓力學(xué)計(jì)算出來(lái)的ABCD達(dá)標(biāo)練