高中物理 第三章 原子的能级结构学案（含解析）粤教版选修3-5-粤教版高二选修3-5物理学案

学案 4 原子的能级结构[学习目标定位] 1.知道玻尔原子理论基本假设的主要内容.2.了解能级、跃迁、能量量子化以及基态、激发态等概念.3.能用玻尔原子理论简单解释氢原子模型．1．爱因斯坦的光子假说：光的能量是不连续的，而是一份一份的，每一份叫一个光子，一个光子的能量为 hν. 2．巴耳末公式：＝R(－)，n＝3,4,5,6….3．eV 是能量的单位，1 eV＝1.6×10 － 19 J.4．能级结构猜想(1)能级：原子内部不连续的能量称为原子的能级．(2)跃迁：原子从一个能级变化到另一个能级的过程叫做跃迁，处于高能级的原子会自发地向低能级跃迁，并且在这个过程中辐射光子．原子吸收了特定频率的光子或者通过其他途径获得能量时便可以从低能级向高能级跃迁．(3)辐射或吸收光子的能量：hν＝Em－ E n.5．氢原子的能级(1)玻尔推导出氢原子的能级满足：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 为正整数．这个式子表明，氢原子的能量是不连续的，只能取一些定值，氢原子的能量是量子化的，因此 n 也被称为能量量子数．(2)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－13.6 eV.(3)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．6．氢原子发光的原因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，这就是氢原子发光现象，原子辐射出的光子的能量等于两能级间的能量差.一、对玻尔理论的理解[问题设计]按照经典理论，核外电子在库仑引力作用下绕原子核做圆周运动．我们知道，库仑引力和万有引力形式上有相似之处，电子绕原子核的运动与卫星绕地球的运动也一定有某些相似之处，那么若将卫星—地球模型缩小是否就可以变为电子—原子核模型呢？答案 不可以．在玻尔理论中，电子的轨道半径只可能是某些分立的值，而卫星的轨道半1径可按需要任意取值．[要点提炼]1．轨道量子化(1)轨道半径只能够是某些分立的数值．(2)氢原子的电子最小轨道半径 r1＝0.053 nm，其余轨道半径满足 rn＝n 2 r 1，n 为量子数 ，n＝1,2,3 ，… .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...