20xx粵教版高中物理選修3-5第三章原子的能級結(jié)構(gòu)-文庫吧資料
2024-12-16 19:15本頁面
【正文】 (2)基態(tài)：原子 最低 的能量狀態(tài)稱為基態(tài)，對應(yīng)的電子在離核最 近 的軌道上運(yùn)動，氫原子基態(tài)能量 E1＝ － . (3)激發(fā)態(tài)：較高的能量狀態(tài)稱為激發(fā)態(tài)，對應(yīng)的電子在離核較遠(yuǎn)的軌道上運(yùn)動． 氫原子各能級的關(guān)系為： En＝ 1n2E1(E1＝－ eV， n＝ 1,2,3， ?) 3．能級躍遷與光子的發(fā)射和吸收 (1)光子的發(fā)射：電 子從高能級 (Em)向低能級 (En)躍遷時會 放出 光子，放出光子的能量hν 與始末兩能級 Em、 En之間的關(guān)系為： hν ＝ Em－ En. (2)光子的吸收：電子吸收特定頻率的光子后可以從 低能級 躍遷到 高能級． [延伸思考 ] 為什么氫原子的定態(tài)能量為負(fù)值？氫原子由低能級躍遷到高能級的過程中動能如何變化？電勢能 Ep及軌道能量如何變化？ 答案 (1)氫原子的定態(tài)能量包括兩種能量：電子繞核運(yùn)動的動能及電子 — 氫原子核系統(tǒng)的電勢能． 在研究電勢能時我們通常取無窮遠(yuǎn)處作為零勢能，設(shè)電子距核的半徑為 r，電子質(zhì)量為 m，由 ke2r2＝ mv2r可知電子的動能 Ek＝12ke2r，而電勢能的表達(dá)式為 Ep＝－ ke2r，兩者之和即為軌道能量 E＝ Ek＋ Ep＝－ 12ke2r，所以氫原子的定態(tài)能量為負(fù)，基態(tài)的半徑為 r1＝ nm， E1＝－ eV是其定態(tài)能量的最低值． (2)從氫原子核外電子的動能 Ek、電勢能 Ep及軌道能量 E的表達(dá)式可以看出當(dāng)氫原子從低能量態(tài) En向高能量態(tài) Em(nm)躍遷時， r 增大， Ek減小， Ep增大 (r 增大時，庫侖力做負(fù)功，電勢能 Ep增大 )， E增大，故需吸收光子能量，所吸收的光子能量 hν ＝ Em－ En. 二、玻爾理論對氫光譜的解釋 [問題設(shè)計 ] 根據(jù)氫原子的能級圖，說明： (1)氫原子從高能級向低能級躍遷時，發(fā)出的光子的頻率如何計算？ (2)如圖 1所示，是氫原子的能級圖，若有一群處于 n＝ 4的激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級躍遷時能輻射出多少種頻率不同的光子？ 圖 1 答案 (1)氫原子輻射光子 的能量取決于兩個能級的能量差 hν ＝ Em－ En(nm)． (2)氫原子能級躍遷圖如圖所示．從圖中可以看出能輻射出 6 種頻率不同的光子，它們分別是 n＝ 4→ n＝ 3， n＝ 4→ n＝ 2， n＝ 4→ n＝ 1， n＝ 3→ n＝ 2， n＝ 3→ n＝ 1， n＝ 2→ n＝1. [要點提煉 ] 1．電子從一種能量態(tài)躍遷到另一種能量態(tài)時，吸收 (或放出 )能量為 hν 的光子 (h是普朗克常量 )，這個光子的能量由前后兩個能級的 能量差 決定，即 hν ＝ Em－ En(mn)．若m→ n，則 輻射 光子，若 n→ m，則 吸收 光子． 2．根據(jù)氫原子的能級圖可以推知，一群量子數(shù)為 n的氫原子向低能級躍遷時，可能發(fā)出的不同頻率的光子數(shù)可用 N＝ C2n＝ n n－2 計算． 一、對玻爾理論的理解 例 1 (單選 )玻爾在他提出的原子模型中所作的假設(shè)不包括 ( ) A．原子處在具有一定能量的定態(tài)中，雖然電子做加速運(yùn)動，但不向外輻射能量 B．原子的不同能量狀 態(tài)與電子沿不同的圓軌道繞核運(yùn)動相對應(yīng)，而電子的可能軌道的分布是不連續(xù)的 C．電子從一個軌道躍遷到另一個軌道時，輻射 (或吸收 )一定頻率的光子 D．電子躍遷時輻射的光子的頻率等于電子繞核做圓周運(yùn)動的頻率 解析 A、 B、 C三項都是玻爾提出來的假設(shè)，其核心是原子定態(tài)概念的引入與能級躍遷學(xué)說的提出，也就是 “ 量子化 ” 的概念．原子的不同能量狀態(tài)與電子
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