第04节原子的能级结构

1、【学习目标】 1、了解原子的能级、跃迁、能量量子化以及基态、激发态等概念， 2、会计算原子跃迁时吸收或辐射光子的能量. 3、知道氢原子的能级公式，以及能利用此分析一些有关原子能级的问题。,第四节 原子的能级结构,课前预习（完成以下问题、时间5分钟）,（1）原子核外的电子的跃迁需满足什么条件？ (2)氢原子从高能级向低能级跃迁需 光子的能量， 从低能级向高能级跃迁需 光子的能量 （3）氢原子能级的表达式 氢原子处于 态时稳定，此时，电子绕原子核做圆周运动的半径最 ，动能最 ，电势能最 ， 处于 态时不稳定，会自发地向外辐射出光子。,玻尔理论的基本假设,轨道能级化假设：原子的不同能量状态跟电子沿不

2、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。 跃迁假设: 当原子从一个能量 为En的定态跃迁到另一个能量 为Em的定态时，就要发射或吸 收一个频率为 m-n的光子.,EmEn 发射光子， EmEn 吸收光子,能级结构猜想,能级：原子内部不连续的能量称为原子的能级。 数值上等于原子在定态时的能量值。 跃迁：原子从一个能级变化到另一个能级的过程。 在跃迁的过程中，原子辐射(或吸收)光子的能量为: hv= Em- En Em和En分别为跃迁前后的能级,能级结构猜想,(1)处于高能级的原子会自发 地向低能级跃迁，并且在 这个过程中辐射光子 。 (2)反之，原

3、子吸收了特定频 率的光子或者通过其他途 径获得能量时便可以从低 能级向高能级跃迁。,氢原子的能级,基态：在正常状态下，氢原子处于最低的能级E1 (n=1),这个最低能级对应的定态称为基态。 激发态：当电子受到外界激发时，可从基态迁到较 高的能级E2，E3上，这些能级对应的定态 称为激发态。 处于激发态的原子是不稳定的，它会向较低的能级跃迁，跃迁时释放出来的能量以光子的形色向外辐射，这就是氢原子发光的现象。原子辐射出的光子的能量等于两能级间的能量差。,氢原子的能级,由 知道，氢原子辐射光谱的波长取决于两光谱项之差；而hv=Em-En式则揭示出氢原子辐射光的频率取决于两能级之差。 能级与光谱项之间

4、的关系 最先得出氢原子能级表达式的，是丹麦物理学家玻尔，他在吸取前人思想的基础上，通过大胆假设，推导出氢原子的能级满足： 式子表明，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,因此n也被称为能量量子数。,n取正整数,氢原子的能级,从 可算出： 所以，上式也可以写成： 能级间的跃迁产生不连续的谱线，从不同能级跃迁到某一特定能级就形成一个线系。,以无穷远处作为零电势参考位置,以无穷远处为参考位置,吸 收 能 量,放 出 能 量,氢原子能级结构,赖曼系,普丰德系,布喇开系,帕邢系,巴耳末,电子轨道,能级,基态,激发态,课堂探究（10分钟）,1、根据氢原子的能级图可以推知，

5、一群量子数为n的氢原子最后跃迁到基态时，可能发出的不同频率的光子数可用N_计算 2、用光子能量为13.06 eV的光照射一群处于基态的氢原子，则可能观测到氢原子发射的不同波长的光有多少种？,课堂练习,1、氢原子辐射出一个光子后，根据玻尔理论下述说法中正确的是（ D ） A电子绕核旋转的半径增大 B.氢原子的能级增大 C氢原子的电势能增大 D.氢原子的核外电子的速率增大,课堂练习,A,2、用光子能量为E的单色光照射容器中处于基态的氢原子。停止照射后，发现该容器内的氢能够释放出三种不同频率的光子，它们的频率由低到高依次为1、2、3，由此可知，开始用来照射容器的单色光的光子能量可以表示为： h1；h3；h(1+2)；h(1+2+3) 以上表示式中（ ） A.只有正确 B.只有正确 C.只有正确 D.只有正确,课堂练习,D,3、氢原子的核外电子从距核较近的轨道跃迁到距核,较远的轨道过程中( ) A.原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能增大 B.原子要放出光子，电子的动能减小，原子的电势能减小 C.原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能减小 D.原子要吸收光子，电子的动能减小，原子的电势能增大,4、氢原子处于量子数n3的状态时，要