基态和激发态
1-1.3原子的基态与激发态、光谱
第3课时能量最低原理、基态与激发态、光谱
一、能量最低原理
原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状态，简称能量最低原理。
二、基态与激发态
1.基态：处于最低能量的原子叫做基态原子。
例如：Na原子的基态其实就是电子排布为1s22s22p63s1的状态。
2.激发态：当基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级，变成激发态原子。
例如：如果Na原子的基态的某一能级吸收了能量，就会发生跃迁到更高能量的能级，如Na基态中的2p能级吸收了能量，那么其中的一个电子就有可能跃迁到3s能级，最终形成激发态的1s22s22p53s2
3.基态、激发态相互间转化的能量变化
吸收能量
激发态原子
释放能量，主要形式为光
三、原子光谱
1.定义：不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，若用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱，则可确立某种元素的原子，这些光谱总称原子光谱。
2.分类：发射光谱、吸收光谱
锂、氦、汞的发射光谱锂、氦、汞的吸收光谱特征：发生光谱为暗背景，亮线，线装连续不断
吸收光谱为亮背景，亮线，线装连续不断
注意：烟色反应的原理就是原子从基态变为激发态，再从激发态变成基态时的电子跃迁造成的能量以可见光形式释放的过程，所以是一个物理变化。
3.光谱应用：①光谱分析，利用原子光谱的特征谱线来鉴定元素。
.②解释霓虹灯发光，烟火发光等生活现象。
什么是基态和激发态
什么是基态和激发态基态是指在正常状态下，原子处于最低能级，这时电子在离核最近的轨道上运动的这种定态；激发态指原子或分子吸收一定的能量后，电子被激发到较高能级但尚未电离的状态。
1、基态。
原子基态是指在原子当中，体系的不同量子态由电子轨道刻画，不同的电子轨道具有不同的能量，氢原子有一个电子绕核运动，有一些固定轨道可供它占有。
如果这个电子在围绕原子核的半径最小轨道内，则原子的能量最低，称此为原子的基态。
如电子在更大的半径上，则原子能量更高，处于激发态。
而将一个电子从原子的基态移除所需要的能量称为游离能。
2、激发态。
激发是在任意能级上能量的提升。
在物理学中有对于这种能级有专门定义：往往与一个原子被激发至激发态有关。
在量子力学中，一个系统（例如一个原子，分子或原子核）的激发态是该系统中任意一个比基态具有更高能量的量子态（也就是说它具有比系统所能具有的最低能量要高的能量）。
一般来说，处于激发态的系统都是不稳定的，只能维持很短的时间：一个量子（例如一个光子或是一个声子）在发生自发辐射或受激辐射后，只在能量被提升的瞬间存在，随即返回具有较低能量的状态（一个较低的激发态或基态）。
这种能量上的衰减一般被称为“衰变”（decay），它是“激发”的拦拆逆过程。
持续时间较长的激发态被叫做亚稳态（metastable）。
扩展资料：以最简单的氢原子为模型来讨论这一概念。
氢原子的基态对应的是氢原子中唯一的一个电子处于可能达到的最低的原子轨道（也就是波函数呈球形的1s轨道，它具有最小的量子数）。
当外界向该原子提供能量时（例如，吸收一个具有一定能量的光子），原子中的电子就可以提升到激发态（这时它的量子数比可能的最小的量子数至少多1）。
如果入射光子能量足够大，该电子会从对于该原子的束缚态中被“打”出来，失去了电子的原子即离子化了。
在被激发后，原子会以发射一个具有特定能量的光子的形式回到能量较低的激发态（或是基态）。
处于不同激发态的原子发射的光子具有不同的电磁波谱，这显示出它们各自独特的谱线（亦称“发射线”）。
高中化学选修3人教版：第一章 第一节3基态和激发态
第一章 第一节（3） 基态和激发态 吸收光谱和发射光谱
目录
CONTENTS
1、基态和激发态 2、吸收光谱和发射光谱
原子的基态和激发态
1.基态原子：处于最低能量的原子，稳定。 2.激发态原子：基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁 到较高能级，变成激发态原子，不稳定。 电子的跃迁是物理变化(未发生电子转移)，无新物质生成。 而原子得失电子时发生的是化学变化。
2.电子由3d能级跃迁至4p能级时，可通过光谱仪直接摄取（）
A．电子的运动轨迹图像
B．原子的吸收光谱
C．电子体积大小的图像
D．原子的发射光谱
3.核外电子的能量不仅与电子所处的能层、能级有关，还与核外电子的
数目及核电荷数有关。氩原子与硫离子的核外电子排布相同，都是
1s22s22p63s23p6。下列说法正确的是( ) A．两粒子的1s能级上电子的能量相同
锂、氦、汞的发射光谱 特征:暗背景, 亮线,
线状不连续
锂、氦、汞的吸收光谱 特征:亮背景, 暗线,
线状不连续
课堂练习
111．如图是锂、氦、汞原子的吸收光谱和发射光谱。其中图
①③⑤ 是原子由基态转化为激发态时的光谱，图 ②④⑥ 是原子由激发态转化为基态时的光谱。不同元素的原子光谱上的 特征谱线不同，请在图中用线段将同种元素原子的吸收光谱和发 射光谱连接起来。
课堂练习
1.对充有氖气的霓虹灯管通电，灯管发出红色光。产生这一现象 的主要原因是（ ）
A
A. 电子由激发态向基态跃迁时以光的形式释放能量 B. 电子由基态向激发态跃迁时吸收除红光以外的光线 C. 氖原子获得电子后转变成发出红光的物质 D. 在电流的作用下，氖原子与构成灯管的物质.用图示画出基态、激发态相互间转化的能量变化：
原子从基态到激发态动能变化
原子从基态到激发态动能变化原子从基态到激发态所需的动能变化是至关重要的，因为这个过程在许多化学和物理学中都扮演着重要的角色。
下面，我们将详细讨论原子从基态到激发态的动能变化，包括以下几个方面：1. 基态和激发态的定义及区别基态和激发态是指原子内部电子的能级状态。
在基态中，电子处于能量最低的状态，当它吸收足够的能量时，它可以跃迁到较高能量的激发态。
在激发态中，电子的能量比基态更高，原子也更具活性。
2. 能量守恒定律与动能变化能量守恒定律是指能量在任何物理或化学过程中都是不灭的。
当原子从基态到激发态跃迁时，它会吸收一定量的能量，这个能量的来源可以是光、热、电等。
所需的能量通常以光子的形式被吸收，这个能量就是动能变化。
3. 能级差和动能变化能级差是指电子从一个能级到另一个能级所需的能量。
当电子从基态到激发态跃迁时，它必须吸收足够的能量，以克服能级差。
所需的能量通常以光子的形式被吸收，能量的多少取决于能级差的大小。
4. 能量和频率的关系能量和频率之间存在直接的关系，即能量和频率成正比。
因此，如果研究原子从基态到激发态的动能变化，我们可以通过控制吸收光的频率来控制能量的大小。
5. 原子光谱及其应用原子从基态到激发态的跃迁释放的能量以光的形式发射出来，形成了原子的光谱线。
根据光谱线的颜色和频率，我们可以确定原子的元素类型和其在宇宙中的存在量，并进一步研究原子的结构和性质。
综上所述，原子从基态到激发态的动能变化是至关重要的，因为它可以影响原子的结构和性质，并在化学和物理学中发挥重要作用。
激发态和基态
激发态和基态
激发态和基态是物理学中的重要概念，它们之间有着明显的区别。
激发态是指原子、分子或其他微粒由于外力或其他因素的作用而脱离平衡状态的状态，能量较高，具有活动性。
基态是指物质的平衡状态，能量较低，稳定性较高。
激发态的产生可以通过外力、热力、光力等多种方式实现，激发态的能量会在一定时间内逐渐释放，释放的能量可以用来进行物理、化学和生物反应。
基态是物质的最稳定状态，其能量水平最低，只有当物质外部的能量被消除后，它才会返回到基态。
激发态和基态之间的关系是物质的基本特征，它们在日常生活中也有着重要的作用。
例如，植物的光合作用就需要激发态的参与，生物的新陈代谢也离不开激发态的参与。
因此，激发态和基态之间的关系是物质的基本特征，对于人类的生活具有重要的意义。
能量最低原理、基态与激发态、光谱
每个方框代表一个原子轨道，每个箭头代表 一个电子。如第二周期元素基态原子的电子 排布如图所示。
注意： 书写原子轨道表示式时，常出现以下几种错误： ① ↑↑ (违反泡利原理)。
1.核外电子排布遵循的规律 (1)能量最低原理。 (2)泡利原理。 (3)洪特规则。
2．电子排布式的书写
2．原子轨道
(1)定义：常把电子出现的概率约为90%的空 间圈出来，人们把这种电子云轮廓图称为原 子轨道。
(2)原子轨道的类型和形状
①类型：原子轨道可以分为s、p、d、f等类 型。
②形状：
a．s轨道为球形对称，故只有一个伸展方向， 所以s轨道只有一个，呈球形；
b．p轨道在空间有x、y、z 3个伸展方向，所 以p轨道有px、py、pz三个轨道，呈纺锤形； c．d轨道有5个伸展方向(5个轨道)；
3．原子轨道的表示式
(1)泡利原理：1个原子轨道最多只能容纳2个电子，而 且这2个电子的自旋方向必须相反(用“↑↓”表示)。或者 说，在同一个原子轨道中，不可能有2个处于完全相同状 态的电子。例如，ns2的原子轨道上的电子排布为 ↑↓ ， 不能表示为 ↑↑ 。
(2)洪特规则：当电子排布在同一能级的不同 轨道时，总是优先单独占据一个轨道，而且 自旋方向相同。
①最外层电子数为1的原子有H、Li、Na、K。
②最外层电子数为2的原子有He、Be、Mg、 Ca。
③最外层电子数跟次外层电子数相等的原子 有Be、Ar。
④最外层电子数是次外层电子数2倍的原子是 C。
⑤最外层电子数是次外层电子数3倍的原子是 O。
⑥最外层电子数是次外层电子数4倍的原子是 Ne。
⑦次外层电子数是最外层电子数2倍的原子有 Li、Si。
激发态和基态
激发态和基态
大多数人是不知道什么是激发态和基态的。
激发态和基态是原子,子和其他物质的性质以及运动的不同状态。
比如，光子拥有激发态和基态，激发态和基态之间有不同的能量关系。
激发态是指原子或分子中电子激发到更高能量状态的状态。
原子的激发态的性质不同于基态。
即，激发态的电子和原子的基态电子有较大的能量差。
比如，氢原子的基态具有最低的能量，其他状态的能量会比基态更高。
基态是指原子或分子中电子处于最低能量状态的状态，也就是电子能量最低的状态。
当原子处于基态时，它的性质就是最稳定的。
例如，氢原子在基态下能达到最低能量，因此它是最稳定的。
激发态和基态之间有相对较大的能量差，因此它们之间有不同的物理性质。
激发态的电子和基态的电子有较大的能量差，可以被认为是原子的一种不同态。
原子在激发态下可以释放能量，在基态下可以吸收能量。
例如，氩原子在激发态下可以释放激光，而在基态下可以吸收激光。
此外，激发态和基态的运动也是不同的。
由于激发态的电子有较大的能量，因此它们的量子跃迁运动更加活跃；而基态的电子能量较低，因此它们的量子跃迁运动较低。
同时，激发态和基态之间还存在较大的温度差，激发态更加热，而基态更加冷。
总之，激发态和基态是原子，分子和其他物质的不同态，它们有着不同的物理性质，运动也是不同的。
激发态电子有较高的能量，可
以释放能量；基态电子有较低的能量，可以吸收能量。
温度也是不同的，激发态更加热，而基态更加冷。
这些性质的不同，让激发态和基态有着其独特的作用，这些作用在人们的生活中也发挥重要作用。
基态和激发态
基态和激发态基态和激发态是物理学中两个重要的概念，描述了原子、分子以及其他量子系统的能量状态。
在本文中，我将详细介绍基态和激发态的概念、特征以及它们在科学研究和应用中的重要性。
一、基态和激发态的定义基态是指系统处于能量最低的状态，具有最稳定的能量。
当系统受到外界作用或能量输入时，它可能从基态跃迁到更高能量的状态，这就是激发态。
激发态可以理解为一种较不稳定的、非平衡的状态。
二、基态和激发态的特征1. 基态特征- 能量最低：基态的能量是系统所有可能状态中最低的。
- 最稳定：基态对应着物体的平衡状态，无需外界干预维持。
- 具有固定的量子数：基态下，系统的量子数以及其他物理性质都处于稳定的状态。
2. 激发态特征- 能量较高：激发态的能量高于基态，系统相对不稳定。
- 短暂存在：激发态会在较短的时间内迅速跃迁回基态，使系统重新回到稳定状态。
- 具有不同的量子数：激发态的量子数和其他物理性质会因为能量变化而发生改变。
三、基态和激发态的重要性基态和激发态在科学研究和应用中具有重要的意义和应用价值。
1. 基态的重要性- 研究基态可以揭示系统的稳定性和基本特性。
- 基态作为参照点，可以帮助科学家分析和理解系统的激发行为。
- 通过改变基态的性质，可以调控系统的各种物理性质，实现应用技术的创新。
2. 激发态的重要性- 研究激发态可以揭示系统受到外界干扰后的响应和行为。
- 激发态能量的调控可以实现能量转化和传递，应用于能源领域和器件设计。
- 激发态的存在和跃迁规律对于理解光学、电子学等领域的现象和进一步发展有重要影响。
总结：基态和激发态作为描述量子系统能量状态的概念，在物理学和其他领域中有着广泛的应用和研究价值。
了解基态和激发态的定义和特征有助于我们更深入地理解物质的行为规律和物理过程，推动科学技术的发展和应用。
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物理
选修3-5 物理·人教版
(2)能量量子化：当电子在不同的轨道上运动时，原子 处于不同的状态，原子在不同的状态中具有不同的能量， 所以原子的能量也是量子化的。这些量子化的能量值叫做 能级。
(3)定态：原子具有确定能量的稳定状态，称为定态。 能量最低的状态叫做基态，其他的状态叫做激发态。
第十八章 原子结构
物理
选修3-5 物理·人教版
1.由玻尔的原子理论可知，电子的轨道是________的。 电子在这些轨道上绕核的转动是稳定的，________电磁辐 射。
2．由玻尔的原子理论可知，原子的能量是量子化的。 这些量子化的能量值叫做________。原子中这些具有确定 能量的稳定状态，称为________。
rn＝n2r1，En＝n12E1，式中 n＝1,2,3…
其中 r1＝0.53×10－10 m，E1＝－13.6 eV。n 取不同的
量子数时，可求得各能级的能量值。
2．对氢光谱的解释 (1)巴耳末系是氢原子从高能级向量子数 n＝2 的能级 跃迁时发出的光谱线。
hν＝En－E2，即hλc＝－E1212－n12 得1λ＝－Ehc1212－n12，故里德伯常数 R＝－Ehc1。
吸收)的光子频率等于电子绕核运动的频率
第十八章 原子结构
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解析：由玻尔理论知，A、B正确；因电子轨道是量 子化的，所以原子的能量也是量子化的，C错误；电子绕 核做圆周运动时，不向外辐射能量，原子辐射的能量与电 子绕核运动无关，D错误。
答案：A、B
第十八章 原子结构
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() A．被氢原子吸收的光子的能量为hν1 B．被氢原子吸收的光子的能量为hν2 C．ν1＝ν2＋ν3 D．hν1＝hν2＋hν3
第十八章 原子结构
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(2)同理，氢原子从高能级向量子数n＝1的能级跃迁 时发出的光谱线属于赖曼系，向n＝3的能级跃迁时发出的 光谱线属于帕邢系，如图18－4－2所示。
图18－4－2
第十八章 原子结构
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【例2】一群处于基态的氢原子吸收某种光子后，向 外辐射了ν1、ν2、ν3三种频率的光子，且ν1＞ν2＞ν3，则
物理
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第十八章 原子结构
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知识与技能 1．了解玻尔原子模型及能级的概念。 2．理解原子发射和吸收光子频率与能级差的关系。 过程与方法 观察氢原子能级图，与玻尔理论结合起来，会用数学 方法进行计算。 情感、态度与价值观 感受玻尔理论的创建过程，敢于冲破前人的束缚，引 入新观念解决新问题。
*对应训练*
1．关于玻尔原子理论的基本假设，下列说法中正确
的是
()
A．原子中的电子绕原子核做圆周运动，库仑力提供
向心力
B．电子绕核运动的轨道半径只能取某些特定的值，
而不是任意的
C．原子的能量包括电子的动能和势能，电子动能可
取任意值，势能只能取某些分立值
D．电子由一条轨道跃迁到另一条轨道上时，辐射(或
知识点2 玻尔理论对氢光谱的解释 1．氢原子的能级图 氢原子的能级图如图18－4－1所示，从玻尔的基本假 设出发，运用经典电磁学和经典力学的理论，可以计算氢 原子中电子的可能轨道及相应的能量。
第十八章 原子结构
物理
选修3-5 物理·人教版
图18－4－1
第十八章 原子结构
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5．当原子处于不同的状态时，电子在各处出现的概 率是________的。如果用疏密不同的点子表示电子在各个 位置出现的概率，画出图来，就像云雾一样，可以形象地 称做________。
第十八章 原子结构
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答案： 1．量子化 不产生 2．能级 定态 3．最低 其他 4．hν 能量差 Em－En 吸收 5．不一样 电子云
第十八章 原子结构
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2．频率条件 (1)电子从能量较高的定态轨道(其能量记为Em)跃迁到 能量较低的定态轨道(能量记为En)时，会放出能量为hν的 光子(h是普朗克常量)，这个光子的能量由前后两个能级的 能量差决定，即hν＝Em－En(m>n)。这个式子被称为频率 条件，又称辐射条件。
第十八章 原子结构
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【解析】玻尔依据经典物理在原子结构问题上遇到的 困难，引入量子化观念建立了新的原子模型理论，主要内 容为：电子轨道是量子化的，原子的能量是量子化的，处 在定态的原子不向外辐射能量，解决了原子遇到的困难， 由此可知B正确。
第十八章 原子结构
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(2)当电子吸收光子时会从较低的能量态跃迁到较高的 能量态，吸收的光子的能量同样由频率条件决定。
第十八章 原子结构
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【例1】关于玻尔的原子模型理论，下面说法正确的 是
() A．原子可以处于连续的能量状态中 B．原子的能量状态不是连续的 C．原子中的核外电子绕核做加速运动一定向外辐射 能量 D．原子中的电子绕核运动的轨道半径是连续的 【答案】B
3．基态和激发态：能量____________的状态叫做基 态，________的状态叫做激发态。
第十八章 原4．按照玻尔的观点，当电子从能量较高的定态轨道 (其能量记为Em)跃迁到能量较低的定态轨道(能量记为En， m>n)时，会放出能量为________的光子，这个光子的能量 由前后两个能级的________决定，即hν＝________，这个 式子称为频率条件，又称辐射条件。反之，当电子吸收光 子时会从较低的能量态跃迁到较高的能量态，________的 光子的能量同样由频率条件决定。
第十八章 原子结构
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知识点1 玻尔原子理论的基本假设 1．轨道量子化与定态假设的内容 (1)轨道量子化：玻尔认为在库仑力的作用下，原子中 的电子围绕原子核做圆周运动，服从经典力学规律，但是 电子的轨道半径不是任意的，只有当半径的大小符合一定 条件时，这样的轨道才是可能的，即电子的轨道是量子化 的。电子在这些轨道上绕核的转动是稳定的，不产生电磁 辐射。