教科版选修35 光谱、氢原子光谱 课件（39张）.ppt

对应学生用书p268 一 原子结构1 电子的发现 英国物理学家发现了电子 2 粒子散射实验1909 1911年 英国物理学家和他的助手进行了用 粒子轰击金箔的实验 实验发现绝大多数 粒子穿过金箔后基本上仍沿方向前进 但有少数 粒子发生了大角度偏转 偏转的角度甚至大于90 也就是说它们几乎被 撞 了回来 汤姆孙 卢瑟福 原来 3 原子的核式结构模型在原子中心有一个很小的核 原子全部的和几乎全部都集中在核里 带负电的电子在核外空间绕核旋转 正电荷 质量 2 三种原子模型的对比 不连续 不连续 稳定 吸收 放出 能量差 e2 e1 能量值 最低 不连续 5 氢原子的能级和轨道半径 1 氢原子半径公式rn r1 n 1 2 3 其中r1为基态半径 也称为玻尔半径 r1 m 2 氢原子能级公式en e1 n 1 2 3 其中e1为氢原子基态的能量值 e1 ev n2 0 53 10 10 13 6 1 氢原子的能级图 如下图所示 1 能级图中的横线表示氢原子可能的能量状态 定态 2 横线左端的数字 1 2 3 表示量子数 右端的数字 13 6 3 40 表示氢原子的能级 3 相邻横线间的距离 表示相邻的能级差 量子数越大 相邻的能级差越小 4 带箭头的竖线表示原子由较高能级向较低能级跃迁 原子跃迁条件为 h em en a 从n 4能级跃迁到n 3能级比从n 3能级跃迁到n 2能级辐射出的电磁波的波长长b 从n 5能级跃迁到n 1能级比从n 5能级跃迁到n 4能级辐射出的电磁波的速度大c 处于不同能级时 核外电子在各处出现的概率是一样的d 从高能级向低能级跃迁时 氢原子核一定向外辐射出能量 尝试解答 辐射出的电磁波的能量e h hc em en 所以a正确 电磁波在真空中的速度都是光速c 故b错 处于不同能级时 核外电子在各处出现的概率是不一样的 c也错误 从高能级向低能级跃迁时 是氢原子一定向外辐射出能量 不是原子核辐射能量 故d也错误 正确答案为a 答案 a 2 入射光子和入射电子的区别 若是在光子的激发下引起原子跃迁 则要求光子的能量必须等于原子的某两个能级差 若是在电子的碰撞下引起的跃迁 则要求电子的能量必须大于或等于原子的某两个能级差 两种情况有所区别 2012 河北唐山五校联考 如右图所示为氢原子的能级图 若在气体放电管中 处于基态的氢原子受到能量为12 8ev的高速电子轰击而跃迁到激发态 在这些氢原子从激发态向低能级跃迁的过程中 a 最多能辐射出10种不同频率的光子b 最多能辐射出6种不同频率的光子c 能辐射出的波长最长的光子是从n 5跃迁到n 4能级时放出的d 能辐射出的波长最长的光子是从n 4跃迁到n 3能级时放出的 解析 处于基态的氢原子受到能量为12 8ev的高速电子轰击而跃迁 最高跃迁到n 4能级 最多能辐射出6种不同频率的光子 能辐射出的波长最长的光子是从n 4跃迁到n 3能级时放出的 选项b d正确 a c错误 答案 bd 一般解题步骤1 分析已知量 根据库仑力提供核外电子做圆周运动的向心力列圆周运动动力学方程 2 根据处于某定态原子的能量等于电子动能与电子电势能之和列方程 求电势能 3 原子发生能级跃迁时能量与吸收或放出光子 或实物粒子 的能量相等 可列方程求光子的频率或相关物理量 2 氢原子在基态时轨道半径r1 0 53 10 10m 能量e1 13 6ev 求氢原子处于基态时 电子的动能 原子的电势能 用波长是多少的光照射可使基态氢原子电离 2011 江苏 按照玻尔原子理论 氢原子中的电子离原子核越远 氢原子的能量 选填 越大 或 越小 已知氢原子的基态能量为e1 e1 0 电子质量为m 基态氢原子中的电子吸收一频率为 的光子被电离后 电子速度大小为 普朗克常量为h a 氢原子从高能级向低能级跃迁时可能会辐射出 射线b 氢原子从n 4的能级向n 3的能级跃迁时会辐射出紫外线c 在水中传播时 a光较b光的速度小d 氢原子在n 2的能级时可吸收任意频率的光而发生电离 易错分析 本题综合性比较强 学生在做题时审不清题意 不会比较可见光a 紫外线 射线能量间的关系 错选a或b 不清楚 跃迁 与 电离 的区别 不能根据h em en进行比较判断 误选d 正确解答 原子核外层电子跃迁产生的只能是光波 射线由原子核跃迁获得 a项错误 氢原子从n 4能级向n 3能级跃迁时产生的光的频率比从n 3能级向n 2能级跃迁放出的光子频率还小 不可能是紫外线 b项错误 a光能量大 频率大 在水中的速度小 c项正确 n 2能级的电离能为3 4ev 只有大于此能量的光子才能发生电离 d项错误 答案为c 如右图所示为氢原子的能级图 现让一束单色光照射到大量处于基态 量子数n 1 的氢原子上 受激的氢原子能自发地发出3种不同频率的光 则照射氢原子的单色光的光子能量为 a 13 6evb 12 75c 10 2evd 12 09ev 解析 多个氢原子处于n 3能级对应的激发态 才能够正好产生三种不同频率的光子 分别为h 1 e3 e2 h 2 e2 e1 h 3 e3 e1 故吸收光子能量必满足h e3 e1 12 09ev d正确 原子的跃迁条件h em en对于吸收光子和放出光子都适用 注意若吸收光子的能量大于基态电离能时 原子对光子的吸收不再受能级差限制 答案 d 对应学生用书p270 1 2012 北京卷 一个氢原子从n 3能级跃迁到n 2能级 该氢原子 a 放出光子 能量增加b 放出光子 能量减少c 吸收光子 能量增加d 吸收光子 能量减少 解析 当氢原子从n 3能级跃迁到n 2能级时 放出光子 能量减少 答案 b 2 2011 四川高考 氢原子从能级m跃迁到能级n时辐射红光的频率为 1 从能级n跃迁到能级k时吸收紫光的频率为 2 已知普朗克常量为h 若氢原子从能级k跃迁到能级m 则 a 吸收光子的能量为h 1 h 2b 辐射光子的能量为h 1 h 2c 吸收光子的能量为h 2 h 1d 辐射光子的能量为h 2 h 1 解析 氢原子从能级m跃迁到n时辐射红光 说明能级m高于能级n 而从能级n跃迁到能级k时吸收紫光 说明能级k也高于能级n 由于紫光频率 2大于红光频率 1 所以h 2 h 1 因此能级k要高于能级m 氢原子从能级k跃迁到m时应当向外辐射光子 光子的能量为e h 2 h 1 故d正确 答案 d 3 1 氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时 下列说法中正确的是 a 氢原子的能量增加b 氢原子的能量减少c 氢原子要吸收一定频率的光子d 氢原子要放出一定频率的光子 2 在氢原子光谱中 电子从较高能级跃迁到n 2能级发出的谱线属于巴耳末线系 若一群氢原子自发跃迁时发出的谱线中只有2条属于巴耳末线系 则这群氢原子自发跃迁时最多发出 条不同频率的谱线 解析 1 氢原子的核外电子离原子核越远 氢原子的能量 包括动能和势能 越大 当氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时 原子的能量减少 氢原子要放出一定频率的光子 显然 选项b d正确 2 氢原子发出的光谱线中有2条属于巴耳末线系 说明电子是从n 4能级向低能级跃迁的 因此可发出的谱线条数为n c 6 条 答案 1 bd 2 6 4 如图所示 氢原子从n 2的某一能级跃迁到n 2的能级 辐射出能量为2 55ev的光子 问 1 最少要给基态的氢原子提供多少电子伏特的能量 才能使它辐射出上述能量的光子 2 请在图中画出获得该能量