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1、能级,上虞城南中学 D. M 2005.4.6,在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核 原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里 带负电的电子在核外空间绕着核旋转,卢瑟福提出的原子核式结构,卢瑟福的核式结构,卢瑟福模型的困难,经典物理学的观点： 在轨道上运动的电子带有电荷，运动中要辐射电磁波，电子损失了能量，其轨道半径不断缩小，最终落在原子核上由于电子轨道的变化是连续的，辐射电磁波的频率也会连续变化,事实上： 原子是稳定的，辐射电磁波的频率也只是某些确定的值,矛盾,爱因斯坦1905年提出光量子的概念后，不受名人重视，甚至到1913年德国最著名的四位物理学家(包括普朗克)还把爱因斯坦的光量
2、子概念说成是“迷失了方向”。可是，当时年仅28岁的玻尔，却创造性地把量子概念用到了当时人们持怀疑的卢瑟福原子结构模型，解释了近30年的光谱之谜。,1、围绕原子核运动的电子轨道半径只能是某些分立的数值，这些现象叫做轨道量子化；,2、不同的轨道对应着不同的状态，在这些状态中，尽管电子在做变速运动，却不辐射能量，因此这些状态是稳定的；,3、原子在不同的状态之中具有不同的能量，所以原子的能量也是量子化的。,1913年玻尔提出了自己的原子结构假说,玻尔,玻尔从上述假设出发，利用库仑定律和牛顿运动定律，计算出了氢的电子可能的轨道半径和对应的能量,氢原子能级,2.氢原子在基态时的能量是13.6eV, 试计算
3、氢原子分别在第二、第三、第四轨道上具有的能量。,1.氢原子在基态时离核为0.053nm, 试计算子分别的第二、第三、第四轨道到原子核的距离。,0.212nm 0.477nm 0.848nm,3.4eV -1.51eV -0.85eV,3氢原子的各个能级之间是如何转变的？,为什么原子的能级都是负值？,原子也可以从激发态自发地向基态跃迁，电子所受库仑力做正功减小电势能，原子的能量减少要辐射出能量，这一能量以放出光子的形式进行,原子最低能级所对应的状态叫做基态（E1），比基态能量高的状态叫激发态,原子从基态向激发态跃迁，电子必须克服库仑引力做功增大电势能，原子的能量增加要吸收能量这就需要从外界吸收光
4、子,能级间的跃迁,电离：原子丢失电子的过程。,1.原子的电离过程中是吸收能量还是放出能量？为什么？,2.原子的内层电子和外层电子分别电 离时，哪种情况下的吸收的能量更多？,3.一般情况下原子吸收或放出的光子的能量只能是某些特殊的值，而不是任意的，为什么？,1.将氢原子在第1、2、3、4等各能级的能量值依次计为E1、E2、E3、E4，用能量为E0的光子照射处于基态的氢原子，当E0取以下哪些值时，可以被氢原子吸收 （ ） A. E0=E1 B. E0= -E1 C. E0=E2-E1 D. E0-E1,B C D,2.用光子能量为E的单色光照射容器中处于基态的氢原子。停止照射后，发现该容器内的氢能
5、够释放出三种不同频率的光子，它们的频率由低到高依次为1、2、3，由此可知，开始用来照射容器的单色光的光子能量可以表示为 ( ) A. h1 B. h3 C. h (1+2) D. h (1+2+3),B C,3.原子从一个能级跃迁到一个较低能级时，有可能不发射光子.在某种条件下，铬原子 n=2 能级上的电子跃迁到 n=1 能级上并不发射光子，而将相应能量交给 n=4 能级上的电子，使之脱离原子，此现象叫俄歇效应，脱离了原子的电子叫俄歇电子.已知铬原子的能级公式为 式中n=1,2,3 表示不同能级，A是正的已知常数.上述俄歇电子的动能是 （ ） A B C D,C,人们早在了解原子内部结构之前就
6、已经观察到了气体光谱，不过那时候无法解释为什么气体光谱只有几条互不相连的特定谱线，这是为什么？,原子从高能级跃迁到低能级时，辐射光子的能量等于前后两个能级之差由于原子的能级不连续，所以辐射的光子的能量也不连续，从光谱上看，原子辐射光波的频率只有若干分立的值,用玻尔理论就能很好地解释这个问题,由于原子能级跃迁时发出的光具有独特的频率，被称为原子光谱因此常被用来检验物质。,光谱分析的技术在科学研究中有广泛的应用，一种元素在样品中的含量即使很少，也能观察到它的光谱因此光谱分析可以用来确定样品中包含哪些元素，这种方法非常灵敏，利用光谱还能确定遥远星球的物质成分,漆碗：第三文化层（距今65006000年
7、）利用红外光分析其表面，其光谱图和马王堆汉墓出土漆皮的裂解光谱图相似,玻尔理论成功地解决了原子的稳定性和辐射的频率条件问题，把原子结构的理论向前推进了一步 ,玻尔理论成功的解释并预言了氢原子辐射的电磁波的问题，但是也有它的局限性,在解决核外电子的运动时成功引入了量子化的观念,同时又应用了“轨道”等经典概念和有关牛顿力学规律,除了氢原子光谱外，在解决其他问题上遇到了很大的困难,2.已知氢原子的基态能级为-13.6eV，用波长为=50nm的紫外线能否使处于基态的氢原子电离？电离后的电子的动能将是多大？,3.氢原子的能级图如图。求：氢原子从第3能级跃迁到第2能级时辐射出的光子的波长是多少nm ？,1
8、.已知氢原子处于基态时，氢原子核与核外电子间的距离是5.310-11m，假设电子绕核旋转所须的向心力是库仑力，求核外电子的动能是多少eV ？,若原子的某内层电子被电离形成空位，其它层的电子跃迁到该空位上时，会将多余的能量以电磁辐射的形式释放出来，此电磁辐射就是原子的特征X射线内层空位的产生有多种机制，其中的一种称为内转换，即原子中处于激发态的核跃迁回基态时，将跃迁时释放的能量交给某一内层电子，使此内层电子电离而形成空位(被电离的电子称为内转换电子)214Po的原子核从某一激发态回到基态时，可将能量E0=1.416MeV交给内层电子(如K、L、M层电子，K、L、M标记原子中最靠近核的三个电子层)使其电离实验测得从214Po原子的K、L、M层电离出的电子的动能分别为Ek=1.323MeV、EL=1.399MeV、EM=1.412MeV则可能发射的特征X射线的能量为 （ ) A.0.013MeV B.0.017MeV C.0.076MeV D.0.093MeV,A C,为什么其它的原子能级情况与玻尔理论得到的结论不一致？原子内部的电子运动及能量关系究竟如何？,多提宝贵意见 H. D. M 2005.4.6,请看下节物质波,