基态和激发态

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基态跃迁到激发态发射电磁波

基态跃迁到激发态发射电磁波

基态跃迁到激发态发射电磁波

在量子力学中,基态和激发态是描述原子或分子状态的两种重要方式。基态是最低能态,而激发态则具有更高的能量。当原子或分子从基态跃迁到激发态时,会释放出能量,这些能量以电磁波的形式发射出去。这种电磁波可以是光、X射线、微波等,具体形式取决于跃迁的能级差。

跃迁过程可以由光子、电子或离子等粒子与原子或分子相互作用而触发。当这些粒子与原子或分子相互作用时,会传递一定的能量,使得原子或分子从基态跃迁到激发态。在这个过程中,能量是以电磁波的形式发射出去的。

发射的电磁波具有特定的波长或频率,这些特征与跃迁的能级差有关。根据Einstein的辐射公式,电磁波的频率v、波长λ和能级差E 之间的关系可以表示为v=E/h,其中E为能级差,h为Planck常数。因此,通过测量发射的电磁波的波长或频率,可以推断出跃迁的能级差,进而了解原子或分子的结构和性质。

在实际应用中,基态跃迁到激发态发射电磁波的现象有着广泛的应用。例如,在光学领域,可以利用特定波长的光来研究物质的结构和性质;在医疗领域,可以利用X射线或微波来诊断和治疗疾病;在能源领域,可以利用太阳能电池将光能转换为电能。

综上所述,基态跃迁到激发态发射电磁波是量子力学中的重要现象,对于了解原子或分子的结构和性质、以及实际应用都具有重要意

义。

1-1.3原子的基态与激发态、光谱

1-1.3原子的基态与激发态、光谱

第3课时能量最低原理、基态与激发态、光谱

一、能量最低原理

原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状态,简称能量最低原理。

二、基态与激发态

1.基态:处于最低能量的原子叫做基态原子。

例如:Na原子的基态其实就是电子排布为1s22s22p63s1的状态。

2.激发态:当基态原子的电子吸收能量后,电子会跃迁到较高能级,变成激发态原子。

例如:如果Na原子的基态的某一能级吸收了能量,就会发生跃迁到更高能量的能级,如Na基态中的2p能级吸收了能量,那么其中的一个电子就有可能跃迁到3s能级,最终形成激发态的1s22s22p53s2

3.基态、激发态相互间转化的能量变化

吸收能量

激发态原子

释放能量,主要形式为光

三、原子光谱

1.定义:不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光,若用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱,则可确立某种元素的原子,这些光谱总称原子光谱。

2.分类:发射光谱、吸收光谱

锂、氦、汞的发射光谱锂、氦、汞的吸收光谱特征:发生光谱为暗背景,亮线,线装连续不断

吸收光谱为亮背景,亮线,线装连续不断

注意:烟色反应的原理就是原子从基态变为激发态,再从激发态变成基态时的电子跃迁造成的能量以可见光形式释放的过程,所以是一个物理变化。

3.光谱应用:①光谱分析,利用原子光谱的特征谱线来鉴定元素。

.②解释霓虹灯发光,烟火发光等生活现象。

高中化学选修3人教版:第一章 第一节3基态和激发态

高中化学选修3人教版:第一章  第一节3基态和激发态
第一章 第一节(3) 基态和激发态 吸收光谱和发射光谱
目录
CONTENTS
1、基态和激发态 2、吸收光谱和发射光谱
原子的基态和激发态
1.基态原子:处于最低能量的原子,稳定。 2.激发态原子:基态原子的电子吸收能量后,电子会跃迁 到较高能级,变成激发态原子,不稳定。 电子的跃迁是物理变化(未发生电子转移),无新物质生成wenku.baidu.com 而原子得失电子时发生的是化学变化。
PART 2
吸收光谱和发射光谱
光谱及光谱分析
1.光谱:不同元素的原子发生跃迁时会吸收或放出不同 的光,可以用光谱仪摄取各种元素的电子吸收光谱或发 射光谱,总称原子光谱。
2.光谱分析:在现代化学中,常利用原子光谱上的特征 谱线来鉴定元素,称为光谱分析。
光谱的应用:发现新元素、鉴定元素
吸收光谱和发射光谱
原子的基态和激发态
3.用图示画出基态、激发态相互间转化的能量变化:
吸收能量
基态原子
释放能量
激发态原子
例:Mg 1s22s22p63s2
1s22s22p63s13p1 不稳定,释放能量
4.Plank的量子论指出:物体在发射或吸收电磁波时,能量不连 续(量子化)。以最小单位做跃式增减。
原子的基态和激发态
3.1859年,德国科学家本生和基尔霍夫发现了光谱仪,摄取了当时已知元素 的光谱图。 4.1913年,丹麦科学家玻尔建立了量子力学,第一次认识氢原子光谱是电子

什么是基态和激发态

什么是基态和激发态

什么是基态和激发态

基态是指在正常状态下,原子处于最低能级,这时电子在离核最近的轨道上运动的这种定态;激发态指原子或分子吸收一定的能量后,电子被激发到较高能级但尚未电离的状态。

1、基态。

原子基态是指在原子当中,体系的不同量子态由电子轨道刻画,不同的电子轨道具有不同的能量,氢原子有一个电子绕核运动,有一些固定轨道可供它占有。

如果这个电子在围绕原子核的半径最小轨道内,则原子的能量最低,称此为原子的基态。如电子在更大的半径上,则原子能量更高,处于激发态。而将一个电子从原子的基态移除所需要的能量称为游离能。

2、激发态。

激发是在任意能级上能量的提升。在物理学中有对于这种能级有专门定义:往往与一个原子被激发至激发态有关。

在量子力学中,一个系统(例如一个原子,分子或原子核)的激发态是该系统中任意一个比基态具有更高能量的量子态(也就是说它具有比系统所能具有的最低能量要高的能量)。

一般来说,处于激发态的系统都是不稳定的,只能维持很短的时间:一个量子(例如一个光子或是一个声子)在发生自发辐射或受激辐射后,只在能量被提升的瞬间存在,随即返回具有较低能量的状态(一个较低的激发态或基态)。

这种能量上的衰减一般被称为“衰变”(decay),它是“激发”的

拦拆逆过程。持续时间较长的激发态被叫做亚稳态(metastable)。

扩展资料:

以最简单的氢原子为模型来讨论这一概念。

氢原子的基态对应的是氢原子中唯一的一个电子处于可能达到的最低

的原子轨道(也就是波函数呈球形的1s轨道,它具有最小的量子数)。

当外界向该原子提供能量时(例如,吸收一个具有一定能量的光子),原子中的电子就可以提升到激发态(这时它的量子数比可能的最小的量子

原子从基态到激发态动能变化

原子从基态到激发态动能变化

原子从基态到激发态动能变化原子从基态到激发态所需的动能变化是至关重要的,因为这个

过程在许多化学和物理学中都扮演着重要的角色。下面,我们将

详细讨论原子从基态到激发态的动能变化,包括以下几个方面:

1. 基态和激发态的定义及区别

基态和激发态是指原子内部电子的能级状态。在基态中,电

子处于能量最低的状态,当它吸收足够的能量时,它可以跃迁到

较高能量的激发态。在激发态中,电子的能量比基态更高,原子

也更具活性。

2. 能量守恒定律与动能变化

能量守恒定律是指能量在任何物理或化学过程中都是不灭的。当原子从基态到激发态跃迁时,它会吸收一定量的能量,这个能

量的来源可以是光、热、电等。所需的能量通常以光子的形式被

吸收,这个能量就是动能变化。

3. 能级差和动能变化

能级差是指电子从一个能级到另一个能级所需的能量。当电

子从基态到激发态跃迁时,它必须吸收足够的能量,以克服能级差。所需的能量通常以光子的形式被吸收,能量的多少取决于能

级差的大小。

4. 能量和频率的关系

能量和频率之间存在直接的关系,即能量和频率成正比。因此,如果研究原子从基态到激发态的动能变化,我们可以通过控

制吸收光的频率来控制能量的大小。

5. 原子光谱及其应用

原子从基态到激发态的跃迁释放的能量以光的形式发射出来,形成了原子的光谱线。根据光谱线的颜色和频率,我们可以确定

原子的元素类型和其在宇宙中的存在量,并进一步研究原子的结

构和性质。

综上所述,原子从基态到激发态的动能变化是至关重要的,因

为它可以影响原子的结构和性质,并在化学和物理学中发挥重要

作用。

激发态和基态

激发态和基态

激发态和基态

大多数人是不知道什么是激发态和基态的。激发态和基态是原子,子和其他物质的性质以及运动的不同状态。比如,光子拥有激发态和基态,激发态和基态之间有不同的能量关系。

激发态是指原子或分子中电子激发到更高能量状态的状态。原子的激发态的性质不同于基态。即,激发态的电子和原子的基态电子有较大的能量差。比如,氢原子的基态具有最低的能量,其他状态的能量会比基态更高。

基态是指原子或分子中电子处于最低能量状态的状态,也就是电子能量最低的状态。当原子处于基态时,它的性质就是最稳定的。例如,氢原子在基态下能达到最低能量,因此它是最稳定的。

激发态和基态之间有相对较大的能量差,因此它们之间有不同的物理性质。激发态的电子和基态的电子有较大的能量差,可以被认为是原子的一种不同态。原子在激发态下可以释放能量,在基态下可以吸收能量。例如,氩原子在激发态下可以释放激光,而在基态下可以吸收激光。

此外,激发态和基态的运动也是不同的。由于激发态的电子有较大的能量,因此它们的量子跃迁运动更加活跃;而基态的电子能量较低,因此它们的量子跃迁运动较低。同时,激发态和基态之间还存在较大的温度差,激发态更加热,而基态更加冷。

总之,激发态和基态是原子,分子和其他物质的不同态,它们有着不同的物理性质,运动也是不同的。激发态电子有较高的能量,可

以释放能量;基态电子有较低的能量,可以吸收能量。温度也是不同的,激发态更加热,而基态更加冷。这些性质的不同,让激发态和基态有着其独特的作用,这些作用在人们的生活中也发挥重要作用。

什么叫原子的基态,什么叫激发态?

什么叫原子的基态,什么叫激发态?

什么叫原子的基态,什么叫激发态?

基态是指原子的能量处于最低的状态,此时原子最稳定。原子的结构包括原子核以及绕核运动的电子,在正常情况下,电子总是运行在能量最低的轨道上,即处于基态。当电子吸收一定大小的能量时,它会跃迁到能量更高的轨道上,此时处于激发态。当电子释放一定能量时,它又会回到基态。

原子核中的质子带正电,而电子带负电,通过电磁力,电子被束缚在原子核的周围。电子在原子核周围的原子轨道上运动,但这些轨道不是连续的,而是按照一定的能级划分。原子轨道被概念化为电子层,每个电子层只能容纳一定数量的电子。电子的分布按照能量最低原理,能级最低的电子层往往首先被填满。当能量最低的电子层被填满时,电子才会排列到更高的能级中。不过,电子也可以通过吸收能量来跃迁到更高的能级,但所吸收的能量必须要等于高能级和低能级之间的能量差。

随着能级的升高,能级之间的能量差越来越小,这是因为原子核对电子的作用力随着距离的增加而逐渐减小。如果电子吸收了足够多的能量,它能够被激发至完全脱离原子核。此时,原子失去了带负电的电子,转变成了离子化。原子不再呈现电中性,而是变成了带正电的离子。

处于激发态的电子是不稳定的,在进入更高能级之后,电子通常会发射出光子,然后回到基态。这个过程是自发的,因为电子总是倾向于能级最低的状态。荧光现象就是这种原理,荧光物质吸收了电磁辐射之后,变成不稳定的激发态。通过释放出光子,电子回到基态,从而产生荧光。

基态和激发态

基态和激发态

基态和激发态

基态和激发态是物理学中两个重要的概念,描述了原子、分子以及其他量子系统的能量状态。在本文中,我将详细介绍基态和激发态的概念、特征以及它们在科学研究和应用中的重要性。

一、基态和激发态的定义

基态是指系统处于能量最低的状态,具有最稳定的能量。当系统受到外界作用或能量输入时,它可能从基态跃迁到更高能量的状态,这就是激发态。激发态可以理解为一种较不稳定的、非平衡的状态。

二、基态和激发态的特征

1. 基态特征

- 能量最低:基态的能量是系统所有可能状态中最低的。

- 最稳定:基态对应着物体的平衡状态,无需外界干预维持。

- 具有固定的量子数:基态下,系统的量子数以及其他物理性质都处于稳定的状态。

2. 激发态特征

- 能量较高:激发态的能量高于基态,系统相对不稳定。

- 短暂存在:激发态会在较短的时间内迅速跃迁回基态,使系统重新回到稳定状态。

- 具有不同的量子数:激发态的量子数和其他物理性质会因为能量变化而发生改变。

三、基态和激发态的重要性

基态和激发态在科学研究和应用中具有重要的意义和应用价值。

1. 基态的重要性

- 研究基态可以揭示系统的稳定性和基本特性。

- 基态作为参照点,可以帮助科学家分析和理解系统的激发行为。

- 通过改变基态的性质,可以调控系统的各种物理性质,实现应用技术的创新。

2. 激发态的重要性

- 研究激发态可以揭示系统受到外界干扰后的响应和行为。

- 激发态能量的调控可以实现能量转化和传递,应用于能源领域和器件设计。

- 激发态的存在和跃迁规律对于理解光学、电子学等领域的现象和进一步发展有重要影响。

激发态和基态之间的电荷密度差的平面总和

激发态和基态之间的电荷密度差的平面总和

激发态和基态之间的电荷密度差的平面总和激发态和基态是原子或分子内电子的两种不同状态。在基态中,

电子处于最低能量状态,而在激发态中,电子被激发到较高能量的状态。这两种状态之间的电荷密度差异可以通过电荷密度差平面来描述。

在基态中,原子或分子中的电子密度分布是比较紧凑的,处于低

能量的轨道上。当分子或原子受到外部激发而处于激发态时,电子会

跃迁到较高能量的轨道上,此时电子的密度分布会发生改变,呈现出

不同于基态的形态。

电荷密度差平面是一种描述激发态和基态之间电荷密度差异的工具。它可以通过数学方法计算出激发态和基态的电荷密度分布,并将

两者之间的差异通过平面图像展示出来。这种平面图像可以直观地显

示出激发态与基态之间的电荷密度分布差异,帮助人们理解激发态和

基态之间的物理和化学性质的变化。

通过研究激发态和基态之间的电荷密度差平面,科学家可以深入

了解原子或分子的电子结构和动力学过程。这对于理解化学反应、光

谱学以及材料科学等领域具有重要的意义。例如,通过比较不同分子

在激发态和基态下的电荷密度差异,可以推断分子的反应能力、稳定性以及一些光学性质。

此外,电荷密度差平面还可以帮助研究人员设计新的药物、催化剂和材料。通过分析激发态和基态之间的电荷密度差异,可以定量地评估不同化合物之间的相互作用强度,从而为有机合成和材料设计提供理论指导。

最近的研究显示,激发态和基态之间的电荷密度差平面对于研究分子内的电子转移和排列有着重要的作用。通过观察电荷密度差平面的演化过程,科学家们可以发现分子在光激发状态下电子转移和激发态的形成过程。这对于理解光化学反应、光致变色材料以及光电器件的工作原理具有重要意义。

能量最低原理、基态与激发态、光谱

能量最低原理、基态与激发态、光谱

⑥最外层电子数是次外层电子数4倍的原子是 Ne。 ⑦次外层电子数是最外层电子数2倍的原子有 Li、Si。 ⑧内层电子总数是最外层电子数2倍的原子有 Li、P。 ⑨电子层数跟最外层电子数相等的原子有H、 Be、Al。 ⑩电子层数是最外层电子数2倍的原子是Li。 ⑪最外层电子数是电子层数2倍的原子有He、 C、S。 ⑫最外层电子数是电子层数3倍的原子是O。
1.核外电子排布遵循的规律 (1)能量最低原理。 (2)泡利原理。 (3)洪特规则。
2.电子排布式的书写 (1)简单原子的核外电子排布式 按照构造原理将电子依次填充到能量逐渐升 高的轨道中。例如,7N:1s22s22p3,17Cl: 1s22s22p63s23p5。 (2)复杂原子的核外电子排布式 先按能量从低到高排列,然后再把同一层的 电子排到一起,如26Fe,先按能量从低到高 排列为1s22s22p63s23p64s23d6,然后,将同 一层的电子移到一起,即 1s22s22p63s23p63d64s2。
(2)电子云轮廓图的制作:为了描绘电子云的 形状,人们通常按如图所示的方式制作电子 云的轮廓图。
说明: ①电子云表示电子在核外空间某处出现的几 率,不代表电子的运动轨迹。 ②一个小黑点不代表一个电子,只是代表电 子在此处出现过。 ③电子云图中的小黑点的疏密表示电子出现 几率的大小。密:几率大;疏:几率小。
4.核外电子总数及质子总数均相同的粒子有 ①Na+、NH4+、H3O+;②F-、OH-、NH2 -;③Cl-、HS-;④N 、CO、C H 等。 2 2 2

基态与激发态分类标准

基态与激发态分类标准

基态与激发态分类标准

基态和激发态是描述原子或分子状态的两种能量状态。基态是指原子或分子处于最低能量状态,而激发态则是指原子或分子吸收能量后跃迁至较高能级时的状态。

对于原子或分子,其基态和激发态的分类标准主要取决于其能量状态。一般来说,最低能量状态下的原子或分子称为基态,而吸收能量后跃迁至较高能级时的状态称为激发态。

在多电子原子的电子排布中,各能层最多容纳的电子数为2n2(n 为能层序数),最外层不超过8个电子,次外层不超过18个电子,倒数第三层不超过32个电子。这些能层序数与容纳电子数之间的规律性关系,有助于理解和预测原子或分子的能量状态。

总之,基态和激发态是描述原子或分子状态的两种能量状态,其分类标准主要取决于其能量状态。

激发态和基态

激发态和基态

激发态和基态

物理学中的“状态”是指物质的性质和结构。物质的状态可以分为激发态和基态。激发态是指物质体系由其一般状态(基态)转变为高能量状态的过程,而基态是指体系处于自由能最低状态的过程。物质的激发态和基态对描述物质的性质具有重要意义。

在激发态中,物质体系处于高能量状态,这种能量可以来源于外力、外界环境以及物质本身的能量变化,如振动、变形等。当物质进入激发态时,物质的内部结构会发生变化,能量的分布也会发生变化,使物质具有新的性质。比如,原子在激发态中可以释放出光谱线;分子在激发态中,分子的双曲线形状可能会发生变形;固体则可能出现新的晶体结构、晶体孪晶等结构。

激发态可以用来描述不同物质的相互作用和变化。在化学反应中,一种物质的激发态可以通过与其他物质的作用力而影响另一种物质

的激发态,导致形成新的物质或结构。在物理中,激发态也可以用来描述物质的电磁场等物理性质的变化。比如,物体在电场作用下,物体激发出电场,会影响周围环境的电子结构,从而影响周围环境的电磁特性。

而基态是物质具有自由能最低状态的过程,是物质稳定性的基础。在基态中,物质中的粒子和参与到化学反应的分子都处于最稳定的状态,而且这种状态只能通过外界的力的作用而发生变化。因此,基态是物质的最稳定状态,也是物质的最基本状态,可以做为物质描述的出发点。

激发态和基态是物质的两种状态,但它们之间有着密切的关系。当物质处于激发态时,它有可能会降落到比激发态更稳定的状态,这种状态就是基态。基态也可以通过外力的作用被激发,从而使物质进入激发态。这种过程称为激发-放射过程,激发态和基态也是激发-

基 态(激发态)的分配函数(partition functions)

基 态(激发态)的分配函数(partition functions)

基态与激发态的分配函数

分配函数是热力学中一个重要的概念,它描述了系统在不同能级上的分布情况。在分子动力学模拟和量子化学计算中,分配函数也是一个关键的参数。对于基态和激发态,它们的分配函数有着不同的表达式和物理意义。

一、基态的分配函数

基态是指系统最低能量状态对应的状态。对于单原子分子,基态只有一个能级,分配函数可以表示为:

$$

q_{0}=\sum_{i}g_{i}e^{-\frac{E_{i}}{k_{B}T}}

$$

其中,$g_{i}$为第$i$个能级的简并度,$E_{i}$为第$i$个能级的能量,$k_{B}$为玻尔兹曼常数,$T$为温度。简并度表示了在能量相同的情况下,不同的量子态的数量。例如,对于氢原子,基态的简并度为1,因为只有一个量子态。而对于第一激发态,简并度为3,因为有三个不同的量子态。

二、激发态的分配函数

激发态是指系统处于高于基态的能量状态。对于多原子分子,通常存在多个激发态。激发态的分配函数可以表示为:

$$

q_{n}=\sum_{i}g_{i}e^{-\frac{E_{i}-E_{n}}{k_{B}T}}

$$

其中,$n$表示激发态的编号,$E_{n}$为激发态的能量,$i$表示所有能量高于激发态的能级,$g_{i}$为第$i$个能级的简并度,$k_{B}$为玻尔兹曼常数,$T$为温度。激发态的分配函数表示了在激发态能量附近的量子态的分布情况。

三、分配函数的应用举例

分配函数在热力学和量子化学计算中有广泛的应用。例如,在计算化学反应速率时,需要

知道反应物和产物在不同能级上的分布情况,以及反应过渡态的能量。这些信息可以通过分配函数计算得到。

基态原子和激发态原子电子排布式

基态原子和激发态原子电子排布式

基态原子和激发态原子电子排布式

一、基态原子电子排布式

基态原子电子排布式是指原子的基态结构,它是原子的最低能量状态。根据量子力学,原子的基态能量由电子在原子中的各处不同隐式排列

决定。根据原子结构理论,原子能量由电子受到原子原子核(原子核

由核外电子附着)的双重电磁力决定。比方说,氢原子的基态构型是

一个拥有一个电子核心和一个电子旋转围绕核心,这种构型比同时有

两个电子核心和两个电子旋转围绕核心的构型具有更低的能量,因此

会是基态,低能可以理解为原子系统的最低状态。

二、激发态原子电子排布式

激发态原子电子排布式是指一个原子从它的基态到某种更高能量状态

的过程,也就是说该原子的电子结构发生变化,从它的基态构型转变

为更高能量构型,例如氢原子激发态构型(即一个拥有一个电子核心

和两个电子旋转围绕核心)。激发态原子电子排布式可以由电场、光

谱以及反应中的各种因素引起,因此激发态是一种暂时性的状态,光

子碰撞是最常见的激发原子能量源,它通过与电子直接碰撞以改变电

子排布,允许电子获得更多的能量。有了更多的能量,电子就会升至

更激发态,而改变的排布也会对原子的性质产生一定的影响。

原子结构知识:原子的激发态和基态的区别

原子结构知识:原子的激发态和基态的区别

原子结构知识:原子的激发态和基态的区别原子是物质的基本单位,也是组成所有物质的基本构建块。原子

由原子核和电子组成,其中电子绕着原子核旋转。原子有两种状态:

基态和激发态。本文将探讨原子的这两种状态的区别。

首先,我们来谈谈基态。基态是指原子中所有电子都在它们最低

能量的轨道上。这种状态是最稳定的状态。一个原子的基态状态可以

通过在低压气体中观察原子发射光谱来确定。当电子吸收一些能量时,它可以从基态进入激发态。

那么,什么是激发态呢?激发态是指原子中至少有一个电子不在

它们最低能量的轨道上。当电子从低能级轨道到高能级轨道时,原子

处于激发态。当电子从高能级轨道到低能级轨道发生跃迁时,原子会

释放能量,并回到基态。

电子在轨道之间发生跃迁时,会吸收或释放光子能量。这些光子

被吸收或释放的能量可以通过原子的光谱来测量。原子的光谱可以确

定哪些能量级别可以被电子占据,以及电子从一个水平跃迁到另一个

水平会涉及哪些能级。

激发态和基态的区别在于能级。在激发态中,电子运动的能量比在基态中高。在基态中,所有电子都在它们最低能量的轨道上。相比之下,在激发态中,至少有一个电子不在它们最低能量的轨道上,所以它的能量更高。

激发态和基态的区别也可以通过原子的反应和化学行为来表现出来。当一个原子处于激发态时,它比基态更容易与其它原子或分子相互作用,因为它的能量更高。例如,激发的氢原子容易与氧分子反应生成水。

对于原子的应用,基态和激发态都有不同的应用。例如,在荧光灯中,电流通过气体中的气体原子时,会将不少原子的电子处于激发态。当这些电子从高能量轨道回到低能量轨道时,它们释放能量并发出光。因此,荧光灯中的光是由激发态到基态的跃迁产生的。

1-1.3原子的基态与激发态、光谱

1-1.3原子的基态与激发态、光谱

1-1.3原子的基态与激发态、光谱

第3课时能量最低原理、基态与激发态、光谱

一、能量最低原理

原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状态,简称能量最低原理。

二、基态与激发态

1.基态:处于最低能量的原子叫做基态原子。

例如:Na原子的基态其实就是电子排布为1s22s22p63s1的状态。

2.激发态:当基态原子的电子吸收能量后,电子会跃迁到较高能级,变成激发态原子。

例如:如果Na原子的基态的某一能级吸收了能量,就会发生跃迁到更高能量的能级,如Na基态中的2p能级吸收了能量,那么其中的一个电子就有可能跃迁到3s能级,最终形成激发态的1s22s22p53s2

3.基态、激发态相互间转化的能量变化

吸收能量

释放能量,主要形式为光

激发态原子

三、原子光谱

1.定义:不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光,若用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱,则可确立某种元素的原子,这些光谱总称原子光谱。

2.分类:发射光谱、吸收光谱

锂、氦、汞的发射光谱锂、氦、汞的吸收光谱特征:发生光谱为暗背景,亮线,线装连续不断

吸收光谱为亮背景,亮线,线装连续不断

注意:烟色反应的原理就是原子从基态变为激发态,再从激发态变成基态时的电子跃迁造成的能量以可见光形式释放的过程,所以是一个物理变化。

3.光谱应用:①光谱分析,利用原子光谱的特征谱线来鉴定元素。.②解释霓虹灯发光,烟火发光等生活现象。

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*对应训练*
1.关于玻尔原子理论的基本假设,下列说法中正确
的是
()
A.原子中的电子绕原子核做圆周运动,库仑力提供
向心力
B.电子绕核运动的轨道半径只能取某些特定的值,
而不是任意的
C.原子的能量包括电子的动能和势能,电子动能可
取任意值,势能只能取某些分立值
D.电子由一条轨道跃迁到另一条轨道上时,辐射(或
() A.被氢原子吸收的光子的能量为hν1 B.被氢原子吸收的光子的能量为hν2 C.ν1=ν2+ν3 D.hν1=hν2+hν3
第十八章 原子结构
物理
选修3-5 物理·人教版
1.由玻尔的原子理论可知,电子的轨道是________的。 电子在这些轨道上绕核的转动是稳定的,________电磁辐 射。
2.由玻尔的原子理论可知,原子的能量是量子化的。 这些量子化的能量值叫做________。原子中这些具有确定 能量的稳定状态,称为________。
5.当原子处于不同的状态时,电子在各处出现的概 率是________的。如果用疏密不同的点子表示电子在各个 位置出现的概率,画出图来,就像云雾一样,可以形象地 称做________。
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答案: 1.量子化 不产生 2.能级 定态 3.最低 其他 4.hν 能量差 Em-En 吸收 5.不一样 电子云
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【解析】玻尔依据经典物理在原子结构问题上遇到的 困难,引入量子化观念建立了新的原子模型理论,主要内 容为:电子轨道是量子化的,原子的能量是量子化的,处 在定态的原子不向外辐射能量,解决了原子遇到的困难, 由此可知B正确。
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(2)能量量子化:当电子在不同的轨道上运动时,原子 处于不同的状态,原子在不同的状态中具有不同的能量, 所以原子的能量也是量子化的。这些量子化的能量值叫做 能级。
(3)定态:原子具有确定能量的稳定状态,称为定态。 能量最低的状态叫做基态,其他的状态叫做激发态。
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2.频率条件 (1)电子从能量较高的定态轨道(其能量记为Em)跃迁到 能量较低的定态轨道(能量记为En)时,会放出能量为hν的 光子(h是普朗克常量),这个光子的能量由前后两个能级的 能量差决定,即hν=Em-En(m>n)。这个式子被称为频率 条件,又称辐射条件。
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知识点1 玻尔原子理论的基本假设 1.轨道量子化与定态假设的内容 (1)轨道量子化:玻尔认为在库仑力的作用下,原子中 的电子围绕原子核做圆周运动,服从经典力学规律,但是 电子的轨道半径不是任意的,只有当半径的大小符合一定 条件时,这样的轨道才是可能的,即电子的轨道是量子化 的。电子在这些轨道上绕核的转动是稳定的,不产生电磁 辐射。
知识点2 玻尔理论对氢光谱的解释 1.氢原子的能级图 氢原子的能级图如图18-4-1所示,从玻尔的基本假 设出发,运用经典电磁学和经典力学的理论,可以计算氢 原子中电子的可能轨道及相应的能量。
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图18-4-1
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(2)同理,氢原子从高能级向量子数n=1的能级跃迁 时发出的光谱线属于赖曼系,向n=3的能级跃迁时发出的 光谱线属于帕邢系,如图18-4-2所示。
图18-4-2
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【例2】一群处于基态的氢原子吸收某种光子后,向 外辐射了ν1、ν2、ν3三种频率的光子,且ν1>ν2>ν3,则
rn=n2r1,En=n12E1,式中 n=1,2,3…
其中 r1=0.53×10-10 m,E1=-13.6 eV。n 取不同的
量子数时,可求得各能级的能量值。
2.对氢光谱的解释 (1)巴耳末系是氢原子从高能级向量子数 n=2 的能级 跃迁时发出的光谱线。
hν=En-E2,即hλc=-E1212-n12 得1λ=-Ehc1212-n12,故里德伯常数 R=-Ehc1。
(2)当电子吸收光子时会从较低的能量态跃迁到较高的 能量态,吸收的光子的能量同样由频率条件决定。
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【例1】关于玻尔的原子模型理论,下面说法正确的 是
() A.原子可以处于连续的能量状态中 B.原子的能量状态不是连续的 C.原子中的核外电子绕核做加速运动一定向外辐射 能量 D.原子中的电子绕核运动的轨道半径是连续的 【答案】B
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知识与技能 1.了解玻尔原子模型及能级的概念。 2.理解原子发射和吸收光子频率与能级差的关系。 过程与方法 观察氢原子能级图,与玻尔理论结合起来,会用数学 方法进行计算。 情感、态度与价值观 感受玻尔理论的创建过程,敢于冲破前人的束缚,引 入新观念解决新问题。
吸收)的光子频率等于电子绕核运动的频率
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解析:由玻尔理论知,A、B正确;因电子轨道是量 子化的,所以原子的能量也是量子化的,C错误;电子绕 核做圆周运动时,不向外辐射能量,原子辐射的能量与电 子绕核运动无关,D错误。
答案:A、B
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3.基态和激发态:能量____________的状态叫做基 态,________的状态叫做激发态。
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4.按照玻尔的观点,当电子从能量较高的定态轨道 (其能量记为Em)跃迁到能量较低的定态轨道(能量记为En, m>n)时,会放出能量为________的光子,这个光子的能量 由前后两个能级的________决定,即hν=________,这个 式子称为频率条件,又称辐射条件。反之,当电子吸收光 子时会从较低的能量态跃迁到较高的能量态,________的 光子的能量同样由频率条件决定。
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