第二节原子能级

1、第二节第二节 原子的能级原子的能级卢瑟福的核式结构模型与经典电磁理论的矛盾卢瑟福的核式结构模型与经典电磁理论的矛盾。（1）经典电磁理论对原子核式结构的解释认为，）经典电磁理论对原子核式结构的解释认为，原子是不稳定的，电子饶核旋转，并不断向外辐射原子是不稳定的，电子饶核旋转，并不断向外辐射电磁波，因此电子的能量不断衰减，最终落在原子电磁波，因此电子的能量不断衰减，最终落在原子核上，事实上原子是稳定的。核上，事实上原子是稳定的。（2）经典电磁理论认为原子发射的光谱，由于原）经典电磁理论认为原子发射的光谱，由于原子子能量不断衰减，因此其辐射的电磁波的频率应当是能量不断衰减，因此其辐射的电磁波的频率应

2、当是连续的，事实上原子发光产生的光谱是不连续的。连续的，事实上原子发光产生的光谱是不连续的。 波尔提出了原子的轨道量子化模型，波尔提出了原子的轨道量子化模型，这三条假设是：这三条假设是： 原子只能处于一系列不连续的能量状原子只能处于一系列不连续的能量状态，在每个状态中能量值都是确定的，态，在每个状态中能量值都是确定的，这些能量值叫能级。这些能量值叫能级。原子可以从一个能级跃迁到另原子可以从一个能级跃迁到另一个能级，原子在由高能级向低一个能级，原子在由高能级向低能级跃迁时，放出一个光子；能级跃迁时，放出一个光子；在在吸收一个光子或者通过其他途径吸收一个光子或者通过其他途径获得能量时，由低能级向高

3、能级获得能量时，由低能级向高能级跃迁。跃迁。吸收或者放出光子的能量为吸收或者放出光子的能量为两能级之差。两能级之差。 hv=E高高E低低原子的基态和激发态原子的基态和激发态 基态：通常状态下原子处于最低能级，基态：通常状态下原子处于最低能级，这时原子的状态叫基态。这时原子的状态叫基态。 激发态：给物体加热或者有光照时，激发态：给物体加热或者有光照时，物体中的某些原子能够从相互碰撞或者物体中的某些原子能够从相互碰撞或者从光照中吸收能量，从基态跃迁到较高从光照中吸收能量，从基态跃迁到较高能级，这时原子的状态叫激发态。能级，这时原子的状态叫激发态。电子云电子云 原子中电子在各处出现的概率分布图叫原子

4、中电子在各处出现的概率分布图叫电子云。电子云。波尔理论对氢光谱的解释波尔理论对氢光谱的解释 氢光谱不是连续光谱。当原子从高能级氢光谱不是连续光谱。当原子从高能级跃迁到低能级时辐射光子的能量等于前跃迁到低能级时辐射光子的能量等于前后两个能级之差。由于原子的能量不连后两个能级之差。由于原子的能量不连续，所以辐射光子的能量也不连续。从续，所以辐射光子的能量也不连续。从光谱上看原子辐射光波的频率只有若干光谱上看原子辐射光波的频率只有若干分立的值。分立的值。 注意：不同原子对应的线状谱又叫原子注意：不同原子对应的线状谱又叫原子光谱光谱。6氢原子的轨道半径和能量氢原子的轨道半径和能量（本部分内容中半径公式

5、和能量公式实本部分内容中半径公式和能量公式实验教材不讲）玻尔从验教材不讲）玻尔从上述假设出发，利用库仑定律和量子论上述假设出发，利用库仑定律和量子论初步，计算出了氢的初步，计算出了氢的电子可能的轨道半径和对应的能量根电子可能的轨道半径和对应的能量根据计算结果概括为公式：据计算结果概括为公式：说明公式中说明公式中r1、E1和和rn、En的意义，的意义，并说明并说明n是正整数，是正整数，叫做量子数，叫做量子数，r1=0.5310-10m，E1=-13.6eV n=2，3，4时，相应的能量为时，相应的能量为E2=-3.4eV、E3=-1.51eV、E4=-0.85eVE=0原子无论吸收能量还是辐射能

6、量，这个能量原子无论吸收能量还是辐射能量，这个能量不是任意的，而是等于原子发生跃迁的两个不是任意的，而是等于原子发生跃迁的两个能级间的能量差能级间的能量差一个原子可以有许多不同的能量状态和一个原子可以有许多不同的能量状态和相应的能级，但在某一时刻，一个原子相应的能级，但在某一时刻，一个原子不可能既处于这一状态也处于那一状态不可能既处于这一状态也处于那一状态如果有大量的原子，它们之中有的处于如果有大量的原子，它们之中有的处于这一状态，有的处于那一状态氢光谱这一状态，有的处于那一状态氢光谱的观测就说明了这一事实，它的光谱线的观测就说明了这一事实，它的光谱线不是一个氢原子发出的，而是不同的氢不是一个氢原子发出的，而是不同的氢原子从不同的能级跃迁到另一些不同能原子从不同的能级跃迁到另一些不同能级的级的 例例有大量的氢原子，吸收某种频率的光子后从有大量的氢原子，吸收某种频率的光子后从基态跃迁到基态跃迁到n=3的激发态，已知氢原子处于基态的激发态，已知氢原子处于基态时的能量为时的能量