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1、第四節(jié)　原子的能級結構 學 習 目 標 知 識 脈 絡 1.了解能級、基態(tài)和激發(fā)態(tài)的概念. 2.理解原子發(fā)射和吸收光子的能量與能級差的關系．(重點) 3.能用玻爾原子理論簡單解釋氫原子光譜．(難點) 4.知道氫原子的能級圖．(重點) 導入新課： α粒子散射的實驗使我們知道原子具有核式結構，但電子在核的周圍怎樣運動？它的能量如何變化？ 一、盧瑟福核式結構的連續(xù)性與氫原子光譜的分立特征的矛盾 1．核式結構模型的成就：正確地指出了原子核的存在，很好地解釋了α粒子散射的實驗 2．困難：經(jīng)典物理學既無法解釋原子的穩(wěn)定性，又無法解釋原子光譜的分立特征 二、波爾原子理論的基本

2、假設 1、原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，在這些狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的，電子雖然繞核運動，但并不向外輻射能量。這些狀態(tài)叫定態(tài)。 2、原子從一種定態(tài)（設能量為E初）躍遷到另一種定態(tài)（設能量為E終）時，它輻射（或吸收）一定頻率的光子，光子的能量由這兩種定態(tài)的能量差決定，即hν＝E初-E終 3、原子的不同能量狀態(tài)跟電子沿不同的圓形軌道繞核運動相對應。原子的定態(tài)是不連續(xù)的，因此電子的可能軌道的分布也是不連續(xù)的。 盧瑟福原子模型與玻爾原子模型的相同點與不同點 (1)相同點 ①原子有帶正電的核，原子質(zhì)量幾乎全部集中在核上． ②帶負電的電子在核外運轉(zhuǎn)． (2)不同點 盧瑟福模型：庫侖力提

3、供向心力，r的取值是連續(xù)的． 玻爾模型：軌道r是分立的、量子化的，原子能量也是量子化的 三、氫原子的能級 1．能級 對氫原子而言，核外的一個電子繞核運行時，若半徑不同，則對應著的原子能量也不同，若使原子電離，外界必須對原子做功，使電子擺脫它與原子核之間庫侖力的束縛，所以原子電離后的能量比原子其他狀態(tài)的能量都高．我們把原子電離后的能量記為0，即選取電子離核無窮遠處時氫原子的能量為零，則其他狀態(tài)下的能量值均為負值． 原子各能級的關系為：En＝(n＝1,2,3…)． 對氫原子而言，基態(tài)能量：E1＝－13.6 eV，其他各激發(fā)態(tài)的能級為： E2＝－3.4 eV E3＝－1.51 eV

4、 …… 這里E1、E2…En是指原子的總能量，即電子動能與電勢能的和． 2．能級圖 氫原子的能級圖如圖所示． 3．躍遷規(guī)律 (1)由高能級向低能級躍遷 原子在基態(tài)時是穩(wěn)定的，在激發(fā)態(tài)時是不穩(wěn)定的．處于激發(fā)態(tài)的原子會自發(fā)地向低能級躍遷，并以光子的形式放出能量，原子在始、末兩個能級Em和En(m>n)間躍遷時，放出光子的頻率ν＝. 氫原子核外只有一個電子，這個電子在某個時刻只能處在某一個可能的軌道上，在某段時間內(nèi)，由某一軌道躍遷到另一個軌道時，可能的情況只有一種，但是如果容器中盛有大量的氫原子，這些原子的核外電子躍遷時就會有各種情況出現(xiàn)，其可能的值為C＝種可能情況．． (2)由

5、低能級向高能級躍遷 原子吸收光子后會從較低能級向高能級躍遷而被激發(fā)，光子的能量必須等于兩能級的能量差，否則光子將不被吸收．但當處于n能級的電子電離時，只要光子的能量hν≥|En|，就可被吸收． (3)能級躍遷時的能量變化 當軌道半徑減小時，庫侖引力做正功，原子的電勢能減小，電子動能增大，原子能量減?。粗壍腊霃皆龃髸r，原子電勢能增大，電子動能減小，原子能量增大． 四、波爾模型的成敗 玻爾理論不但回答了氫原子穩(wěn)定存在的原因，而且還成功地解釋了氫原子和類氫原 子的光譜現(xiàn)象。但是，玻爾的原子模型卻無法說明多電子原子的光譜，甚至不能說明氫原子光譜的精細結構。也就是說，玻爾理論雖然引用了普朗克的量子化概念,卻沒有跳出經(jīng)典力學的范圍。而電子的運動并不遵循經(jīng)典物理學的力學定律，而是具有微觀粒子所特有的規(guī)律性——波粒二象性，這種特 殊的規(guī)律性是玻爾在當時逕沒有認到的。 五、課堂小結與作業(yè) 1，α粒子散射的實驗→盧瑟福核式結構→氫原子光譜→玻爾假設→能級結構 2，《課時跟蹤訓練》P95-P96選擇題部分