原子的能级结构-课件

答案 D
二、原子能级和能级跃迁的理解
1．原子从一种能量态跃迁到另一种能量态时，吸收(或放出) 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)．若m→n， 则辐射光子，若n→m，则吸收光子．
2．根据氢原子的能级图可以推知，一群量子数为 n 的氢原 子向低能级跃迁时，可能发出的不同频率的光子数可用 N ＝C2n＝n（n2－1）计算．
C．一群处于n＝3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产
生3种谱线
D．用波长为633 nm的光照射，不能使氢原子从n＝2跃迁
到n＝3的能级
答案 CD
解析 由氢原子能级图可知氢原子从 n＝2 跃迁到 n＝1 的 能级的能级差大于从 n＝3 跃迁到 n＝2 的能级的能级差，
根据|En－Em|＝hν 和 ν＝λc 可知，|En－Em|＝hλc ，选项 A
线所在区域．
2．跃迁与电离问题 原子跃迁时，不管是吸收还是辐射光子，其光子的能量都 必须等于这两个能级的能量差．若想把处于某一定态上的 原子的电子电离出去，就需要给原子一定的能量．如基态 氢原子电离，其电离能为13.6 eV，只要能量等于或大于 13.6 eV的光子都能被基态氢原子吸收而电离，只不过入射 光子的能量越大，原子电离后产生的电子具有的动能越 大．
(3)跃迁：处于激发态的氢原子是不稳定的，它会向较低的 能级跃迁，跃迁时释放出来的能量以光子形式向外辐射， 原子辐射出的光子的能量等于两能级间的_能__量__差_，即hν＝ Em－En(m>2)．
三、氢原子的能级图和氢光谱线系的形成 1．氢原子能级图
如图3－4－1所示
图3－4－1
2．氢光谱线系的形成 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_ ，如巴耳末线系是氢原子从n＝ 3、4、5……等能级跃迁到n＝2的能级时辐射出的光谱.
hν＝En－E2＝2.55 eV En＝hν＋E2＝－0.85 eV 所以n＝4 基态氢原子要跃迁到n＝4的能级，应提供 ΔE＝E4－E1＝12.75 eV.
跃迁图如图所示：
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二、氢原子的能级
－Rhc
1．氢原子能级表达式：En＝___n__2 ___，n＝1，2，3……式中
R 为里德伯常量，h 为普朗克常量，c 为光速，n 是正整数．这
个式子表明氢原子的能量是不连续的，只能取一些定值，
即 氢 原 子 的 能 量 是量__子__化__的__ ， 因 此 n 也 被 称 为 能 量
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B．氢原子中的电子离原子核越远，氢原子的能量越大
C．电子跃迁时，辐射或吸收光子的能量由能级的能量差
决定，即hν＝|Em－En| D．氢原子从激发态向基态跃迁的过程，可能辐射能量，
也可能吸收能量
答案 BC
解析 根据玻尔理论，核外电子运动的轨道半径是确定的 值，而不是任意值，A错误；氢原子中的电子离原子核越 远，能级越高，能量越大，B正确；由跃迁规律可知C正 确；氢原子从激发态向基态跃迁的过程中，应辐射能量， D错误．
__量__子__数__． 2．能级状态
(1)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状态称为基态，氢原子在基态的能量
为_－__1_3_.6__eV_．
(2)激发态：当电子受到外界激发时，可从基态跃迁到_较__高_
的能级E2、E3……上，这些能级对应的状态称为激发态．
针对训练1 (单选)下列与玻尔理论有直接关系的叙述中，错
误的是
()
A．电子绕原子核做加速运动，但并不向外辐射能量，这
时原子的状态是稳定的
B．原子的一系列能量状态是不连续的
C．原子从一个能量状态跃迁到另一个能量状态时，一定
要吸收带负电的电子组成，电子
绕原子核旋转
2．原子内部不连续的能量称为原子的_能__级_，原子从一个能级 变化到另一个能级的过程叫做_跃__迁__．
3．能级跃迁中的能量关系：_h_ν_＝__E_m_－__E__n ．由此可知原子在 跃迁前、后的能级分别为Em和En，若原子由高能级向低能 级跃迁，这个过程中_辐__射__光子，若原子由低能级向高能 级跃迁，这个过程需吸收特定频率的_光__子__或通过其他途 径获得_能__量__ ．
高中物理·选修3-5·粤教版
第四节 原子的能级结构
[目标定位] 1.了解能级、跃迁、能量量子化以及基态、激发 态等概念.2.了解能级跃迁伴随着能量变化，知道能级跃迁过 程中吸收或放出光子.3.能通过能级跃迁解释巴耳末系．
一、能级结构猜想
1．由氢原子光谱是分立的，我们猜想原子内部的能量也是 不___连__续_的．
一、对能级结构的理解 1．轨道量子化
(1)轨道半径只能够是一些不连续的、某些分立的数值． (2)氢原子的电子最小轨道半径为r1＝0.053 nm，其余轨道 半径满足rn＝n2r1，式中n称为量子数，对应不同的轨道， 只能取正整数．
2．能量量子化 (1)不同轨道对应不同的状态，在这些状态中，尽管电子做 变速运动，却不辐射能量，因此这些状态是稳定的，原子
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16、业余生活要有意义，不要越轨。2021/2/282021/2/28Februar y 28, 2021
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谢谢观赏
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我们，还在路上……
针对训练2 如图3－4－3所示，氢原子从n＞2的某一能级跃 迁到n＝2的能级，辐射出能量为2.55 eV的光子，问最少要 给基态的氢原子提供多少电子伏特的能量，才能使它辐射 上述能量的光子？请在图中画出获得该能量后的氢原子可 能的辐射跃迁图．
图3－4－3
答案 12.75 eV 跃迁图见解析图 解析 氢原子从n＞2的某一能级跃迁到n＝2的能级，满足：
错误；同理从 n＝1 跃迁到 n＝2 的能级需要的光子能量大 约为从 n＝3 跃迁到 n＝2 的能级差的五倍左右，对应光子 波长应为从 n＝3 跃迁到 n＝2 的能级辐射光波长的五分之 一左右，选项 B 错误；氢原子从 n＝3 跃迁到 n＝1 的能级 的能级差最多有三种情况，即对应最多有三种频率的光谱 线，选项 C 正确；氢原子在不同能级间跃迁必须满足|En－
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在不同状态有不同的能量，所以原子的能量也是量子化的
．
(2)基态：原子最低的能量状态称为基态，对应的电子在离 核最近的轨道上运动，氢原子基态能量E1＝－13.6 eV. (3)激发态：较高的能量状态称为激发态，对应的电子在离 核较远的轨道上运动． 氢原子各能级的关系为：En＝n12E1(E1＝－13.6 eV，n＝1， 2，3，…)
【例2】 (双选)(2014·山东卷)氢原子能级如
图3－4－2所示，当氢原子从n＝3跃迁到
n＝2的能级时，辐射光的波长为656 nm.以
下判断正确的是
()
A．氢原子从n＝2跃迁到n＝1的能级时，
辐射光的波长大于656 nm
B．用波长为325 nm的光照射，可使氢原子 图3－4－2
从n＝1跃迁到n＝2的能级
Em|＝hλc ，选项 D 正确．
借题发挥 1.一个氢原子和一群氢原子问题
(1)如果是一个氢原子，该氢原子的核外电子在某时刻只能
处在某一个可能的轨道上，由这一轨道向另一轨道跃迁时
只能有一种光，但可能发出的光条数为(n－1)种．
(2)如果是一群氢原子，该群氢原子的核外电子在某时刻有 多种可能轨道．每一个跃迁时只能发出一种光，多种轨道 同时存在，发光种类 N＝n（n2－1）. (3)若知道每条发光的能量或频率，可根据已知情况判定光
3．跃迁
原子从一种定态跃迁到另一种定态时，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
高能级
Em
发射光子hν＝Em－En 吸收光子hν＝Em－En
低能级
En
【例1】 (双选)(2014·广州高二检测)按照玻尔原子理论，下
列表述正确的是
()
A．核外电子运动轨道半径可取任意值