第第44节原子的能级节原子的能级结构结构原子结构之谜02:29:46学习目标知识脉络1.了解能级、基态和激发态的概念.2.理解原子发射和吸收光子的能量与能级差的关系．(重点)3.能用玻尔原子理论简单解释氢原子光谱．(难点)4.知道氢原子的能级图．(重点)第四节原子的能级结构第四节原子的能级结构02:29:46一、原子光谱α粒子散射的实验使我们知道原子具有核式结构，但电子在核的周围怎样运动？它的能量如何变化？02:29:471、原子光谱(1)某种原子的气体通电后可以发光并产生固定不变的光谱，这种光谱被称之为原子光谱．(2)科学家观察了大量的原子光谱，发现每种原子都有自己特定的原子光谱．不同的原子，其原子光谱均不相同，因而，原子光谱被称为原子的“指纹”02:29:472．光谱分析及应用(1)光谱分析应用的两种光谱①明线光谱：它是稀薄气体发光直接产生的．②吸收光谱：它是当白光通过物质时，某些波长的光被物质吸收后产生的．02:29:472．光谱分析及应用③实验表明：原子的吸收光谱中的每一条暗线都跟该原子的明线光谱中的一条明线相对应．即原子只能释放出某种特定频率的光，也只能吸收某种特定频率的光，而且释放的光和吸收的光的频率是相同的．(2)光谱分析①通过对光谱的分析鉴别不同的原子，确定物体的化学组成并发现新元素．②优点：灵敏度高．02:29:47早在17世纪，牛顿就发现了日光通过三棱镜后的色散现象，并把实验中得到的彩色光带叫做光谱二、氢原子光谱02:29:47氢原子是最简单的原子，其光谱也最简单。二、氢原子光谱221111()3,4,5,...2Rnnm7巴耳末公式R=1.1010里德伯常量练习102:29:4702:29:47实验表明：氢原子光谱的波长只能取分立值，不能取连续值．巴耳末公式以简洁的形式反映了氢原子的线状光谱，即辐射波长的分立特征．02:29:47三、卢瑟福模型的困难原子核式结构模型与经典电磁理论的矛盾核外电子绕核运动辐射电磁波电子轨道半径连续变小原子不稳定辐射电磁波频率连续变化事实上：原子是稳定的原子光谱是线状谱卢瑟福原子核式模型无法解释氢原子光谱的规律。02:29:47四、玻尔原子理论的基本假设：1、轨道量子化假设：原子的不同能量状态跟电子沿不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。（针对原子核式模型提出，是能级假设的补充）E=Ek+Ep丹麦物理学家N.Bohr图图1.1.分立轨分立轨道道02:29:472、能级（定态）假设：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量。这些状态叫定态。（本假设是针对原子稳定性提出的）123轨道与能级相对应基态激发态量子数E412345E1E3E2E5E∞n02:29:473、跃迁假设：原子从一种定态（设能量为E初）跃迁到另一种定态（设能量为E终）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hv=E初-E终h称为普朗克常量其值为h=6.626×10-34J.Sv表示光波的频率02:29:4702:29:47五、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。1、能级02:29:47玻尔根据经典电磁理论和牛顿力学计算出氢原子的电子的各条可能轨道半径和电子在各条轨道上运动时的能量（包括动能和势能）公式：rn=nr12轨道半径：（n=1,2,3……)能量：En=n21E1（n=1,2,3……)式中r1、E1、分别代表第一条（即离核最近的）可能轨道的半径和电子在这条轨道上运动时的能量，rn、En分别代表第n条可能轨道的半径和电子在第n条轨道上运动时的能量，n是正整数，叫量子数。练习2练习302:29:47１２３４５nn∞∞以无穷远处为参考位置以无穷远处为参考位置0eV10.2eV12.1eV12.8eV吸收能量放出能量五、氢原子能级结构EEnn-3.4eV-1.51eV-0.85eV-0.54eV0eV-13.6eV赖曼系普丰德系布喇开系帕邢系巴耳末高能级高能级低能级低...
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