第四节原子的能级结构

1、第四节第四节656.3nm486.1nm434.1nm410.2nm为什么不连续的？为什么不连续的？玻尔的基本假设玻尔的基本假设1.定态假设：定态假设：原子只能处于一系列不连续的能量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。这些虽然绕核运动，但并不向外辐射能量。这些状态叫状态叫定态定态依据：依据：氢原子光谱是分立氢原子光谱是分立( (线状线状) )的，原子是稳定的的，原子是稳定的设想：设想：原子内部的能量是不连续的。原子内部的能量是不连续的。1913年丹麦物理学家玻尔在卢瑟福核模型基础年丹麦物理学

2、家玻尔在卢瑟福核模型基础上，结合普朗克量子假设和原子光谱的分立性，上，结合普朗克量子假设和原子光谱的分立性，提出假设：提出假设：3.3.跃迁假设跃迁假设: :当原子从一个能量为当原子从一个能量为E En n的状态跃迁到另的状态跃迁到另一个能量为一个能量为E Em m的状态时，就要发射或吸收一个频率的状态时，就要发射或吸收一个频率为为 的光子的光子. .2.2.轨道能级化假设：轨道能级化假设：原子的不同能量状态跟电子沿不原子的不同能量状态跟电子沿不同的轨道绕核运动相对应。电子的轨道的分布也是不同的轨道绕核运动相对应。电子的轨道的分布也是不连续的。连续的。一、能级结构猜想一、能级结构猜想在跃迁的过

3、程中，原子辐射在跃迁的过程中，原子辐射( (或吸收或吸收) )光子的光子的能量能量必须必须为两个能级能量差为两个能级能量差: : hv= Em- - En能级：能级：原子内部不连续的能量称为原子的能级。原子内部不连续的能量称为原子的能级。跃迁：跃迁：原子从一个能级变化到另一个能级的过程。原子从一个能级变化到另一个能级的过程。hvEmEn高能级高能级低能级低能级(自发地自发地)hvEmEn高能级高能级低能级低能级(吸收能量吸收能量)二、氢原子的能级二、氢原子的能级基态：基态：在正常状态下，氢原子处于最低的能级（在正常状态下，氢原子处于最低的能级（E E1 1）的状态，的状态，称为基态。称为基态。

4、激发态：激发态：当电子受到外界激发时，可从基态迁到较当电子受到外界激发时，可从基态迁到较 高的能级高的能级E2，E3上，这些能级对应的状态上，这些能级对应的状态 称为激发态。称为激发态。处于激发态的原子是不稳定的，它会向较低的能级处于激发态的原子是不稳定的，它会向较低的能级自自发地发地跃迁，跃迁时释放出来的能量以光子的形式向外跃迁，跃迁时释放出来的能量以光子的形式向外辐射辐射. .这就是这就是氢原子发出光谱的原因氢原子发出光谱的原因上式表明：氢原子的能量是不连续的，只能取一些定上式表明：氢原子的能量是不连续的，只能取一些定值，也就是说氢原子的能量是量子化的值，也就是说氢原子的能量是量子化的,

5、,因此因此n n也被也被称为能量量子数。称为能量量子数。 ,n,nRhcEn321 2 n取正整数取正整数丹麦物理学家玻尔在吸取前人思想的基础上，推导丹麦物理学家玻尔在吸取前人思想的基础上，推导出氢原子的能级满足：出氢原子的能级满足：,n,nRhcEn321 2 eVEeVEeVE51. 140. 36 .13321, 3 , 2 , 1 ,21nnEEn取无穷远为零电势点上式也可以写成：取无穷远为零电势点上式也可以写成：从从 可算出：可算出：.0eV10 .2eV12 .1eV12 .8eV吸吸收收能能量量放放出出能能量量氢原子能级结构氢原子能级结构-3.4eV-1.51eV-0.85eV-

6、0.54eV0 eV-13.6eV赖曼系赖曼系普丰德系普丰德系布喇开系布喇开系帕邢系帕邢系巴耳末巴耳末1E1n2n3n4n2E3E4E12rnrn原子的能量指什么？原子的能量指什么？nEEhv nEhv 即：221mvEhvnEEE例：例：1.用用15ev的电磁波照射处于基态的氢原子，的电磁波照射处于基态的氢原子，则电子被电离且获得则电子被电离且获得 ev的动能。的动能。1.4656.3nm486.1nm434.1nm 410.2nmnmEEhv 自发地吸收能量221mvEhv无穷远为零电势点）无穷远为零电势点）,n,nEEn321 21 eVE6 .131其中激发态激发态基态基态12rnrn

7、1.一群一群氢原子处于量子数为氢原子处于量子数为4的激发态时，可能辐射的激发态时，可能辐射出的光谱线条数为出的光谱线条数为 ，一个一个氢原子处于量子数氢原子处于量子数4的激发态时，的激发态时，最多最多可能辐射出的光谱线条数为可能辐射出的光谱线条数为 。1n24C练习练习3如果把量子数改为n，结果如何？2nC2) 1( nn或2. 大量原子从大量原子从n=5的激发态向低能级跃迁时，产生的激发态向低能级跃迁时，产生 的光谱数有的光谱数有( ) A. 4条；条； B. 7条；条； C. 9条；条； D. 10条条D3.下面关于玻尔理论的解释中下面关于玻尔理论的解释中, 正确的说法是正确的说法是( )

8、A.原子只能处于一系列不连续的状态中，每个状态原子只能处于一系列不连续的状态中，每个状态都对应一定的能量；都对应一定的能量；B.原子中，虽然核外电子不断做加速运动，但只要原子中，虽然核外电子不断做加速运动，但只要能量状态不改变，就会向外辐射能量；能量状态不改变，就会向外辐射能量；C.原子从一种定态跃迁到另一种定态时，一定要辐原子从一种定态跃迁到另一种定态时，一定要辐射一定频率的光子；射一定频率的光子；D.原子的每一个能量状态都对应一个电子轨道，并原子的每一个能量状态都对应一个电子轨道，并且这些轨道是不连续的。且这些轨道是不连续的。AD4. 根据玻尔理论，氢原子中，量子数根据玻尔理论，氢原子中，量子数n越大，则下列说法中越大，则下列说法中正确的是（正确的是（ ）A.电子轨道半径越大；电子轨道半径越大； B.核外电子的速率越大；核外电子的速率越大；C.氢原子能级的能量越大；氢原子能级的能量越大； D.核外电子的电势能越大。核外电子的电势能越大。ACD5. 按照玻尔理论，一个氢原子中的电子从一半径为按照玻尔理论，一个氢原子中的电子从一半径为 ra的圆轨道自发地直接跃迁到一半径为的圆轨道自发地直接跃迁到一半径为rb的圆轨道上，的圆轨道上，已知已知rar