第2课时 玻尔理论对氢光谱的解释 氢原子能级跃迁 [学习目标] 1.能用玻尔理论解释氢原子光谱，了解玻尔理论的不足之处和原因(重点)。 2.进一步加深对玻尔理论的理解，会计算原子跃迁过程中吸收或放出光子的能量(重难点)。 3.知道使氢原子电离的方式并能进行有关计算(难点)。 一、玻尔理论对氢光谱的解释 1．氢原子能级图(如图所示) 2．氢原子的能级公式和半径公式 (1)氢原子在不同能级上的能量值为En＝(E1＝－13.6 eV，n＝1,2，3，…)； (2)相应的电子轨道半径为rn＝n2r1(r1＝0.53×10－10 m，n＝1,2,3，…)。 3．解释巴耳末公式 巴耳末公式中的正整数n和2正好代表电子跃迁之前和跃迁之后所处的_____的量子数n和2。 4．解释气体导电发光 通常情况下，原子处于基态，非常稳定，气体放电管中的原子受到高速运动的电子的撞击，有可能向上跃迁到_____，处于激发态的原子是_____的，会自发地向能量较低的能级跃迁，放出_____，最终回到基态。 5．解释氢原子光谱的不连续性 原子从较高的能级向低能级跃迁时放出的光子的能量等于_____，由于原子的能级是_____的，所以放出的光子的能量也是_____的，因此原子的发射光谱只有一些分立的亮线。 6．解释不同原子具有不同的特征谱线 不同的原子具有不同的结构，_____各不相同，因此辐射(或吸收)的_____也不相同。 (1)如果大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁，最多辐射出多少种不同频率的光？ _____ _____ _____ _____ (2)如果大量处于量子数为n的激发态的氢原子向基态跃迁时，最多可辐射出多少种不同频率的光？ _____ _____ _____ _____ 例1 (2022·南京市高二月考)氢原子能级示意图如图所示，已知大量处于基态的氢原子，当它们受到某种频率的光线照射后，可辐射出6种频率的光。下列说法正确的是( ) A．基态的氢原子受到照射后跃迁到n＝3能级 B．用这些光照射逸出功为3.34 eV的锌板，能使金属锌逸出光电子的光子频率有3种 C．氢原子向低能级跃迁后核外电子的动能减小 D．氢原子由n＝4能级跃迁到n＝3能级产生的光的波长最小 例2 (2022·无锡市高二期末)大量处于E3能级的氢原子向低能级跃迁时能发出3种光子，其波长分别为λ1、λ2、λ3，对应的频率为ν1、ν2、ν3，已知波长关系λ1>λ2>λ3。则( ) A．ν1>ν2>ν3 B．λ1＝λ2＋λ3 C．ν1＝ν2＋ν3 D．ν3＝ν1＋ν2 二、能级跃迁的几种情况 1．使原子能级跃迁的两种粒子———光子与实物粒子 (1)原子若是吸收光子的能量而被激发，则光子的能量必须等于两能级的能量差，否则不被吸收，不存在激发到n能级时能量有余，而激发到n＋1能级时能量不足，则可激发到n能级的情况。 (2)原子还可吸收外来实物粒子(例如：自由电子)的能量而被激发，实物粒子的能量可以全部或部分传递给电子。 2．一个氢原子跃迁的可能情况 例如：一个氢原子最初处于n＝4激发态，它向低能级跃迁时，有4种可能情况，如图，情形Ⅰ中只有一种频率的光子，其他情形为：情形Ⅱ中两种，情形Ⅲ中两种，情形Ⅳ中三种。 注意 上述四种情形中只能出现一种，不可能两种或多种情形同时存在。 3．电离 (1)电离：指电子获得能量后脱离原子核的束缚成为自由电子的现象。 (2)电离能是氢原子从某一状态跃迁到n＝∞时所需吸收的能量，其数值等于氢原子处于各定态时的能级值的绝对值。如基态氢原子的电离能是13.6 eV，氢原子处于n＝2激发态时的电离能为3.4 eV。 (3)电离条件：光子的能量大于或等于氢原子的电离能。 入射光子的能量越大，原子电离后产生的自由电子的动能越大。 例3 (2022·无锡市高二期中)锌的逸出功是3.34 eV。如图为氢原子的能级示意图，则下列对氢原子在能级跃迁过程中的特征认识，正确的是( ) A．用能量为10.3 eV的光子轰击氢原子，可使处于基态的氢 ... ...
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