高考物理复习 能级1 ppt.ppt

21 3能级 原子的波尔模型 在原子的中心有一个很小的核 叫做原子核 原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里 带负电的电子在核外空间绕着核旋转 卢瑟福提出的原子核式结构 卢瑟福的核式结构 一 原子核式结构与经典电磁理论的矛盾 圆周运动 电场变化 辐射电磁波 能量减小 轨道半径减小 最终落到原子核上 圆周运动 向外辐射能量 f波 f匀圆 辐射电磁波的频率应连续变化 原子是稳定的 f匀圆逐渐增大 由经典电磁理论 原子是不稳定的 辐射的电磁波的频率只是某些确定值 事实 轨道半径连续减小 上页矛盾表明 从宏观现象总结出来的经典电磁理论不适用于原子这样小的物体产生的微观现象 为了解决这个矛盾 1913年玻尔在卢瑟福学说的基础上 把普朗克的量子理论运用到原子系统上 提出了玻尔理论 1 定态假设 原子只能处于一系列不连续的能量状态中 在这些状态中原子是稳定的 电子虽然绕核运动 但并不向外辐射能量 这些状态叫定态 2 跃迁假设 原子从一种定态 设能量为e初 跃迁到另一种定态 设能量为e终 时 它辐射 或吸收 一定频率的光子 光子的能量由这两种定态的能量差决定 即hv e终 e初 3 轨道假设 原子的不同能量状态跟电子沿不同的圆形轨道绕核运动相对应 原子的定态是不连续的 因此电子的可能轨道的分布也是不连续的 1913年玻尔提出了自己的原子结构假说 玻尔 二 玻尔原子结构模型 电子绕核旋转的轨道半径只能取某些分立的值 尽管电子在这些轨道上绕核旋转 但不向外辐射能量 不同的轨道对应着不同的状态 在不同的状态中具有不同的能量 1 轨道量子化 2 定态 3 能量量子化 三 能级 1 内容 原子处于不同定态时所具有的能量值 电子处于什么轨道时原子所具有的能量较小 是内层轨道还是外层轨道 2 基态 能量值最低的状态 轨道半径最小 3 激发态 除基态外的状态 4 电离 核外电子脱离核的束缚状态 原子的能量值最高 氢原子能级 玻尔从上述假设出发 利用库仑定律和牛顿运动定律 计算出了氢的电子可能的轨道半径和对应的能量 四 氢原子的轨道及对应的能级 n 电子脱离核束缚 氢原子能级图 氢原子各定态的能量值 为电子绕核运动的动能ek和电势能ep的代数和 因为在选无穷远处电势能为零的情况下 各定态的电势能均为负值 且其大小总大于同一定态的动能值 所以各定态能量值均为负值 因此 不能根据氢原子的能级公式 得出氢原子各定态能量与n2成反比的错误结论 原子也可以从激发态自发地向基态跃迁 电子所受库仑力做正功减小电势能 原子的能量减少要辐射出能量 这一能量以放出光子的形式进行 原子从基态向激发态跃迁 电子必须克服库仑引力做功增大电势能 原子的能量增加要吸收能量 这就需要从外界吸收光子 能级间的跃迁 五 光子的发射与吸收 1 向下跃迁 可自发地经过一次或几次跃迁达基态 跃迁时以光子的形式向外放出能量 发射光子 某个氢原子处于n 4激发态 1 它可能向外辐射几种频率的光子 2 它最多向外辐射的光子数为多少 3 若是一群处于该激发态的氢原子呢 要注意是一个原子跃迁还是一群原子跃迁 可能的光子的频率有种 五 光子的发射与吸收 1 向下跃迁 2 向上跃迁 发射光子 吸收能量 1 光子使原子跃迁 光子的能量必须等于能级差 使原子电离 电离后电子剩余动能为 注意 en为负值 跃迁 电离 要么全被吸收 要么不吸收 要使处于基态的氢原子从基态跃迁到n 4激发态 则照射光光的频率必须为多少 频率高一点可以吗 分别能量为2ev 10ev的光子照射处于n 2激发态的氢原子 结果如何 五 光子的发射与吸收 1 向下跃迁 2 向上跃迁 发射光子 吸收能量 1 光子使原子跃迁 多余的能量是粒子剩余的能量 使原子电离 自由电子剩余动能为 跃迁 电离 要么全被吸收 要么不吸收 2 实物粒子使原子跃迁 粒子能量可以全部或部分被吸收 一个自由电子的能量为12 2ev 与处于基态的氢原子碰撞 那么电子可能剩余的能量为多少 五 光子的发射与吸收 1 向下跃迁 2 向上跃迁 发射光子 吸收能量 1 光子使原子跃迁 电离后电子剩余动能为 跃迁 电离 2 实物粒子使原子跃迁 电离后电子剩余动能为 要注意是一个原子跃迁还是一群原子跃迁 可能的光子的频率有种 六 光谱 复色光通过三棱镜后在光屏上所形成的彩色光带 1 发射光谱 物质发光直接产生的光谱 1 连续光谱 连续分布着包含从红光到紫光的各种色光的光谱 产生 由炽热的固体 液体 高压气体发光而产生 2 原子光谱 只包含一些不连续亮线的光谱 其中的亮线称为谱线 不同元素的原子发光其谱线一般不同 故将谱线称为特征谱线 产生 由稀薄气体发光而产生 2 吸收光谱 高温物体发出的白光通过物质时 某些小长的光被物质吸收后产生的光谱 产生 炽热物体发出的白光通过温度较低的气体后产生 七 玻尔理论的成功与局限之处 1 成功之处 引入了 量子 的观念 成功解释了氢原子的线状光谱 2 局限之处 过多地引用了经典的物理理论 对于外层电子较多元素的原子光谱 其理论与事实相差很大 取而代之的是 量子力学 八 氢原子的能量 1 电子的动能 2 原子的电势能 3 原子的能量 r v 库仑力提供向心力 取电子与核相距无穷远时的电势能为零 原子的能量值是核外电子的动能原子所具有的势能的总和 例题1 按照波尔理论 氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道上 有关能量变化的说法中 正确的是 a 电子的动能变大 电势能变大 总能量变大b 电子的动能变小 电势能变小 总能量变小c 电子的动能变小 电势能变大 总能量不变d 电子的动能变小 电势能变大 总能量变大 d 例题2 一群处于基态的氢原子吸收某种单色光的光子后 只能发出频率为 1 2 3的三种光子 且 1 2 3 则a 被氢原子吸收的光子的能量为h 1b 被氢原子吸收的光子的能量为h 2c 1 2 3d 被氢原子吸收的光子的能量为h 1 h 2 h 3 ac 例题3 根据玻尔理论 某原子的电子从能量为e的轨道跃迁到能量为e 的轨道 辐射出波长为 的光 以h表示普朗克常量 c表示真空中的光速 则e 等于 a b c d c 例题4 欲使处于基态的氢原子被激发 下列可行的措施是 a 用10 ev的光子照射b 用11ev的光子照射c 用14ev的光子照射d 用11ev的电子碰撞 acd 例题5在气体放电管中 用携带着能量12 2ev的电子去轰击氢原子 试确定此时的氢可能辐射的谱线的波长 例题6 有1200个都处于n 4能级的氢原子 最终都处于基态 其发出光子的总数是多少 设处于第n能级的原子向各低能级跃迁的原子数是处于n能级原子数的倍 a 2000b 2200c 1600d 1800 b 例题7 氢原子从能级a跃迁到能级b时 辐射出波长为 1的光子 从能级a跃迁到能级c时 辐射出波长为 2的光子 若 1 2 则氢原子从能级b跃迁到能级c时 将辐射还是吸收光子 光子的波长为多大 玻尔理论只能解释氢原子光谱 而对外层电子较多的原子 理论与实际相差很多 玻尔理论不再成立 取而代之的是量子力学 量子力学是一种彻底的量子理论 它不但成功地解释了玻尔理论所能解释的现象 而且能够解释大量玻尔理论所不能解释的现象 玻尔理论中的三点假设 在量子力学中也变成理论上推导出来的直接结果 建立在量子力学基础上的原子理论认为 核外电子的运动服从统计规律 而没有固定的轨道 我们只能知道他们在核外某处出现的几率大小 结果发现电子在某些地方出现的几率较大 在另一些地方出现的几率较小 电子频繁地出现在这些几率大的地方 我们可以想像在那里有一