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预习导学第四节原子的能级结构预习导学课堂讲义高中物理·选修3-5·粤教版第四节原子的能级结构预习导学第四节原子的能级结构预习导学课堂讲义[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．预习导学第四节原子的能级结构预习导学课堂讲义一、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______的．2．原子内部不连续的能量称为原子的____，原子从一个能级变化到另一个能级的过程叫做_____．3．能级跃迁中的能量关系：___________．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_____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_____或通过其他途径获得_____．不连续能级hν＝Em－En辐射光子能量跃迁预习导学第四节原子的能级结构预习导学课堂讲义二、氢原子的能级2．能级状态(1)基态：在正常状态下氢原子处于____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________．(2)激发态：当电子受到外界激发时，可从基态跃迁到____的能级E2、E3……上，这些能级对应的状态称为激发态．1．氢原子能级表达式：En＝________，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________，因此n也被称为能量________．－Rhcn2量子化的量子数最低－13.6eV较高预习导学第四节原子的能级结构预习导学课堂讲义(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______，即hν＝Em－En(m2)．能量差预习导学第四节原子的能级结构预习导学课堂讲义三、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预习导学第四节原子的能级结构预习导学课堂讲义2．氢光谱线系的形成能级间的跃迁产生不连续的____，从不同能级跃迁到某一特定能级就形成一个____，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.谱线线系课堂讲义预习导学课堂讲义第四节原子的能级结构一、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＝0.053nm，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．课堂讲义预习导学课堂讲义第四节原子的能级结构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＝－13.6eV.(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＝1n2E1(E1＝－13.6eV，n＝1，2，3，…)课堂讲义预习导学课堂讲义第四节原子的能级结构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课堂讲义预习导学课堂讲义第四节原子的能级结构【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课堂讲义预习导学课堂讲义第四节原子的能级结构解析根据玻尔理论，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．课堂讲义预习导学课堂讲义第四节原子的能级结构针对训练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，一定要吸收或放出某一频率的光子D．氢原子由带正电的原子核和带负电的电子组成，电子绕原子核旋转答案D课堂讲义预习导学课堂讲义第四节原子的能级结构二、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(mn)．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（n－1）2计算．课堂讲义预习导学课堂讲义第四节原子的能级结构【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656nm.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656nmB．用波长为325nm的光照射，可使氢原子图3－4－2从n＝1跃迁到n＝2的能级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633nm的光照射，不能使氢原子从n＝2跃迁到n＝3的能级课堂讲义预习导学课堂讲义第四节原子的能级结构答案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＝cλ可知，|En－Em|＝hcλ，选项A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－Em|＝hcλ，选项D正确．课堂讲义预习导学课堂讲义第四节原子的能级结构借题发挥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．(3)若知道每条发光的能量或频率，可根据已知情况判定光线所在区域．(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（n－1）2.课堂讲义预习导学课堂讲义第四节原子的能级结构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13.6eV，只要能量等于或大于13.6eV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．课堂讲义预习导学课堂讲义第四节原子的能级结构针对训练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2.55eV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课堂讲义预习导学课堂讲义第四节原子的能级结构答案12.75eV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：hν＝En－E2＝2.55eVEn＝hν＋E2＝－0.85eV所以n＝4基态氢原子要跃迁到n＝4的能级，应提供ΔE＝E4－E1＝12.75eV.课堂讲义预习导学课堂讲义第四节原子的能级结构跃迁图如图所示：预习导学第四节原子的能级结构预习导学课堂讲义再见