氢原子的能级结构[1][2]
高中物理第2章原子结构第3节玻尔的原子模型第4节氢原子光谱与能级结构课件鲁科版选修3
定态 E1，辐射的光子能量为 hν＝E2－E1
基本 内容
假设
原子的不同能量状态对应于电子的不同运行轨道．原
子的能量状态是不连续的，电子不能在任意半径的轨 轨道 道上运行，只有轨道半径 r 跟电子动量 mev 的乘积满 假设 足下式 mevr＝n2hπ(n＝1，2，3，…)这些轨道才是可
对玻尔原子模型的理解 1.轨道量子化：轨道半径只能够是一些不连续的、某些分立的 数值． 模型中保留了卢瑟福的核式结构，但他认为核外电子的轨道是 不连续的，它们只能在某些可能的、分立的轨道上运动，而不 是像行星或卫星那样，能量大小可以是任意的量值．例如，氢 原子的电子最小轨道半径为 r1＝0.053 nm，其余可能的轨道半 径还有 0.212 nm、0.477 nm、…不可能出现介于这些轨道半径 之间的其他值．这样的轨道形式称为轨道量子化．
按照玻尔原子理论，氢原子中的电子离原子核越远， 氢原子的能量________(选填“越大”或“越小”)．已知氢原 子的基态能量为 E1(E1<0)，电子质量为 m，基态氢原子中的电 子吸收一频率为 ν 的光子被电离后，电子速度大小为 ________(普朗克常量为 h)． [思路点拨] 根据玻尔原子理论与能量守恒定律求解．
得到了氢原子的能级结构图(如图所示)．
n＝∞————————E∞＝0 ⋮
n＝5 ————————E5＝－0.54 eV n＝4 ————————E4＝－0.85 eV n＝3 ————————E3＝－1.51 eV n＝2 ————————E2＝－3.4 eV n＝1 ————————E1＝－13.6 eV
4.原子跃迁时需注意的几个问题 (1)注意一群原子和一个原子 氢原子核外只有一个电子，这个电子在某个时刻只能处在某一 个可能的轨道上，在某段时间内，由某一轨道跃迁到另一个轨 道时，可能的情况只有一种，但是如果容器中盛有大量的氢原 子，这些原子的核外电子跃迁时就会有各种情况出现．
氢原子能级
氢原子能级氢原子是最简单的原子系统之一，由一个质子和一个电子组成。
其电子围绕核心运动，而不同的电子轨道对应着不同的能级。
本文将介绍氢原子的能级结构，探讨其特性和相关的物理概念。
数据建模我们首先可以通过数学方法对氢原子的能级进行建模。
根据量子力学理论，氢原子的能级可以用以下方程表示：\[ E_n = -\frac{m_e e^4 Z^2}{2 \hbar^2 n^2} \]其中，\(E_n\) 表示第 n 能级的能量，\(m_e\) 是电子的质量，\(e\) 是基本电荷，\(Z\) 是原子序数（对于氢原子为1），\(\hbar\) 是约化普朗克常数，\(n\) 表示能级。
能级结构根据上述能量公式，我们可以计算出不同能级的能量值。
氢原子的能级是离散的，且具有以下特点：1.能级间距递减：氢原子的能级间距随着能级增加而减小。
这表现为不同能级之间的差值按照 \(~\frac{1}{n^2}\) 的比例递减。
2.基态能级：最低的能级称为基态，即 n=1 时的能级。
这是电子最稳定的状态，也是氢原子最常见的状态。
3.激发态：当电子受到外部能量激发时，它可以跳跃到更高的能级，形成激发态。
这些态相对不稳定，电子常常会回到基态释放能量。
能级转变氢原子的能级转变是物质吸收或发射光线时的基础。
当电子从高能级跃迁到低能级时，会释放光子能量。
反之，吸收光子能量的过程也与能级转变有关。
在氢原子中，能级转变的典型过程包括：1.吸收辐射：电子从低能级跃迁至高能级时吸收能量，这种现象通常用于激发原子。
2.自发辐射：电子自发跃迁至低能级时释放能量，导致光子的辐射。
3.受激辐射：当光子刺激原子跃迁时，光子与原子交换能量，导致受激辐射的发生。
应用与研究氢原子能级结构的研究对于光谱学、量子力学等领域有着重要意义。
科学家们通过对氢原子的能级分析，深入了解了原子内部结构和电子行为。
此外，氢原子的能级结构也在实际应用中有所体现，例如光谱分析、原子钟精度计算等都与氢原子的能级相关。
第4节 氢原子的光谱与能级结构
Hβ
486.1nm
Hα
652.2nm
434.0nm
λ/nm n=1 E1= -13.6ev
四、玻尔理论的局限 1、无法计算光谱的强度。
2、对氢以外的其它元素的原子形成的复杂光谱的理论分析与实 验结果相差很大。
五、玻尔理论的局限的原因 玻尔在推导电子绕原子核运动的轨道半 径时，是根据电子以库仑力为绕运动的向 心力求得的，完全是经典力学的方法。而 假定电子轨道是量子化的，并根据量子化 能量计算光的发射和吸收频率，是一种量 子论的方法。因此，玻尔理论是一种半经 典的量子论。其实电子在原子核外运动并 没有固定的轨道，是以电子云的形式出现 在核外空间，真正适用于微观世界的是理 论是完全脱离了经典物理的量子理论。
第4节 氢原子的光 谱与能级结构
一、光谱
复色光经过色散系统（如棱镜、光栅）分光后，被色散 开的单色光按波长（或频率）大小而依次排列的图案
观察光谱实验
1.实验装置
分光镜
2.原理图
H、Hg、Ne的光谱
人类在19初世纪就观察到了原子光谱，而且还发现不同的原子光 谱具有不同的特征，到19世纪60年代形成了用光谱来分析物质的化 学成分---光谱分析科学，但是一直没有找到产生原子光谱的原因。
1 1 R 2 2 1 n 1
n 2，4, 3,
红 外 区
帕邢（Friedrich Paschen，1865～1947）德国物理学家。 1908年发现了氢原子红外区的谱线遵循的数学觃律。 帕邢线系
1 1 R 2 2 3 n 1
n 4,5,6,
二、氢原子光谱
可见光区
（里德伯常数： R=1.09677581×1 07m-1)
巴尔末（1825-1909）瑞 士数学家。1884年发现 了可光区的谱线遵循的 数学规律。
氢原子轨道的能级高低顺序
氢原子轨道的能级高低顺序
氢原子是最简单的原子，它只有一个质子和一个电子。
在氢原子中，电子围绕着质子做圆周运动，就好像地球绕着太阳一样。
这种圆周运动的轨道就是氢原子的能级。
氢原子轨道的能级高低顺序对于我们理解原子的能级结构和化学性质具有重要意义。
氢原子的能级按照能量高低可以分为n=1,2,3, 4...等无穷多个能级。
其中n代表能级的主量子数，n=1时能级最低，n=2时能级次之，依此类推。
在经典物理学的框架下，可以把氢原子的能级看作是一个个轨道，这些轨道距离原子核越远，对应的能级就越高。
当电子处于高能级的轨道时，它会吸收外界能量跃迁到更高的能级；当电子处于高能级时，它会向低能级跃迁并释放出能量。
这种能级之间的跃迁对应着原子吸收和发射特定波长的光，这也是原子光谱的形成原因。
因此，通过研究氢原子轨道的能级高低顺序，我们可以了解原子的光谱特性和化学反应机制。
氢原子的能级高低顺序遵循玻尔模型和量子力学的理论。
在玻尔模型中，能级的能量与主量子数n的平方成反比，即E=-13.6/n^2电子伏。
这意味着能级n越大，能级的能量就越低。
而在量子力学的理论中，通过求解薛定谔方程得到的氢原子波函数，可以进一步证实氢原子的能级高低顺序。
总的来说，氢原子轨道的能级高低顺序是由主量子数n决定的，能级随着n的增大而降低。
这种能级结构的理解对于我们研究原子的光谱特性、化学反应机制以及开发新型材料具有重要意义。
通过深入研究氢原子轨道的能级，我们可以更好地理解原子的基本性质，并为相关科学领域的发展做出贡献。
氢原子的能级结构与光谱线的解析
氢原子的能级结构与光谱线的解析氢原子是最简单的原子之一，由一个质子和一个电子组成。
它的能级结构和光谱线的解析对于理解原子结构和光谱学有着重要的意义。
本文将探讨氢原子的能级结构以及与之相关的光谱线的解析。
一、氢原子的能级结构氢原子的能级结构是由其电子的能量水平所决定的。
根据量子力学理论，氢原子的电子存在于不同的能级上，每个能级都对应着不同的能量。
这些能级按照能量的高低被编号为1, 2, 3...，其中1级能级具有最低的能量，被称为基态。
氢原子的能级结构可以通过求解薛定谔方程来获得。
薛定谔方程描述了系统的波函数和能量。
通过求解薛定谔方程，可以得到氢原子的波函数和能量本征值，即能级。
氢原子的能级结构可以用能级图表示。
能级图通常以基态能级为起点，向上依次排列其他能级。
不同能级之间的跃迁会伴随着能量的吸收或释放，产生光谱线。
二、光谱线的解析光谱线是指物质在吸收或发射光时产生的特定波长的光线。
氢原子的光谱线是由电子在不同能级之间跃迁所产生的。
氢原子的光谱线可以分为吸收光谱和发射光谱。
当氢原子吸收能量时，电子从低能级跃迁到高能级，产生吸收光谱。
吸收光谱是连续的，呈现出一条宽带。
当电子从高能级跃迁回低能级时，会发射出光子，产生发射光谱。
发射光谱是分立的，呈现出一系列锐利的谱线。
氢原子的光谱线可以用波长或频率来描述。
根据氢原子的能级结构，可以计算出各个能级之间的跃迁所对应的光谱线的波长或频率。
这些光谱线的波长或频率可以通过实验进行观测，从而验证理论计算的结果。
光谱线的解析对于研究物质的组成和性质具有重要意义。
通过分析光谱线的特征，可以确定物质的化学成分和结构。
光谱学在天文学、化学、物理学等领域都有广泛的应用。
三、氢原子的光谱线系列氢原子的光谱线系列是指在氢原子的能级结构中，特定能级之间跃迁所产生的光谱线的集合。
氢原子的光谱线系列主要包括巴尔末系列、帕舍尼系列、布拉开特系列等。
巴尔末系列是指电子从高能级跃迁到第二能级（巴尔末系列基态）所产生的光谱线。
第63讲氢原子光谱原子能级
第63讲氢原子光谱原子能级第63讲氢原子光谱原子能级考情剖析考查内容考纲要求考查年份考查详情能力要求氢原子光谱氢原子的能级结构、能级公式Ⅰ弱项清单轨道跃迁时电子动能、电势能的变化关系，及一群与一个的区别.知识整合一、电子的发现英国的物理学家________发现了电子．引发了对原子中正负电荷如何分布的研究．二、氢原子光谱1．光谱(1)光谱用光栅或棱镜可以把光按波长展开，获得光的________(频率)和强度分布的记录，即光谱．(2)光谱分类有些光谱是一条条的______，这样的光谱叫做线状谱．有的光谱是连在一起的________，这样的光谱叫做连续谱．(3)氢原子光谱的实验规律氢原子光谱是________谱．巴耳末线系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式1λ＝________，(n＝3，4，5，…×107m－1，n为量子数．核式结构模型正确的解释了α粒子散射实验的结果，但是，经典物理学既无法解释原子的稳定性，又无法解释氢原子光谱的分立特性．三、玻尔理论玻尔提出了自己的原子结构假说，成功的解释了原子的稳定性及氢原子光谱的分立特性．(1)轨道量子化：电子绕原子核运动的轨道的半径不是任意的，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．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．(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．因此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________．能量最低的状态叫做________，其他的状态叫做________．原子只能处于一系列不连续的轨道和能量状态中，在这些能量状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量，保持稳定状态．(3)跃迁频率条件：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即hν＝________.×10－34J·s)四、氢原子的能级、半径公式1．氢原子的能级和轨道半径(1)氢原子的能级公式：E n＝E1n2(n＝1，2，3，…)，其中E1为基态能量，其数值为E1＝－13.6 eV.(2)氢原子的半径公式：r n＝n2r1(n＝1，2，3，…)，其中r1为基态半径，又称玻尔半径，其数值为r1×10－10m.方法技巧考点能级跃迁与光谱线1．对氢原子的能级图的理解氢原子能级图的意义：(1)能级图中的横线表示氢原子可能的能量状态——定态．相邻横线间的距离不相等，表示相邻的能级差不等，量子数越大，相邻的能级差越小．(2)横线左端的数字“1，2，3…”表示量子数，右端的数字“…”表示氢原子的能级．(3)带箭头的竖线表示原子由较高能级向较低能级跃迁，原子跃迁条件为：hν＝E m－E n.2．关于能级跃迁的五点说明(1)当光子能量大于或等于13.6 eV时，也可以被处于基态的氢原子吸收，使氢原子电离；当处于基态的氢原子吸收的光子能量大于13.6 eV，氢原子电离后，电子具有一定的初动能．(2)电子动能：电子绕氢原子核运动时静电力提供向心力，即k e 2r 2＝m v 2r ，所以E k n ＝k e 22r n ，随r 增大而减小．(3)电势能：当轨道半径减小时，静电力做正功，电势能减少；反之，轨道半径增大时，电势能增加．(4)原子能量：E n ＝E p n ＋E k n ＝E 1n 2，随n 增大而增大，其中E 1＝－13.6 eV .(5)一群氢原子处于量子数为n 的激发态时，可能辐射出的光谱线条数：N ＝C 2n ＝n （n －1）2. 3．原子跃迁的两种类型(1)原子吸收光子的能量时，原子将由低能级态跃迁到高能级态．但只吸收能量为能级差的光子，原子发光时是由高能级态向低能级态跃迁，发出的光子能量仍为能级差．(2)实物粒子和原子作用而使原子激发或电离，是通过实物粒子和原子碰撞来实现的．在碰撞过程中，实物粒子的动能可以全部或部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的动能大于或等于原子某两个能级差值，就可以使原子受激发而跃迁到较高的能级；当入射粒子的动能大于原子在某能级的能量值时，也可以使原子电离．【典型例题1】 (17年苏锡常镇二模)由玻尔原子理论，氦离子He ＋能级如图所示，电子在n ＝3轨道上比在n ＝4轨道上离氦核的距离________(选填“大”或“小”)．当大量处在n ＝3的激发态的He ＋发生跃迁时，所发射的谱线有________条．【学习建议】 熟悉谱线的计算公式N ＝C 2n ＝n （n －1）2. (17年苏锡常镇一模)欧洲核子研究中心的科学家通过大型强子对撞机俘获了少量反氢原子．反氢原子是由一个反质子和一个围绕它运动的正电子组成．反质子和质子具有相同的质量，且带着等量异种电荷．反氢原子和氢原子具有相同的能级，其原子能级如图所示．(1)根据玻尔原子结构理论，反氢原子n ＝3轨道处的电势比n ＝4轨道处的电势________(选填“高”或“低”)；正电子处在n ＝3轨道上运动的动能比处在n ＝4轨道上的动能________(选填“大”或“小”)．(2)上题中，若有一静止的反氢原子从n ＝2的激发态跃迁到基态．已知光子动量p 与能量E之间满足关系式P ＝E c×10－19 C ，光速c ＝3×108 m /s .求①放出光子的能量．②放出光子时反氢原子获得的反冲动量大小．【学习建议】 熟悉原子跃迁时，静电力做功与电势能变化的关系，熟悉静电力提供向心力推导动能与轨道半径的关系．【典型例题2】 (17年南京二模)汞原子的能级图如图所示，现让光子能量为E 的一束光照射到大量处于基态的汞原子上，汞原子能发出3种不同频率的光，那么入射光光子的能量为________eV ，发出光的最大波长为________m ．×10－34 J ·s ，计算结果保留两位有效数字)当堂检测 1.(多选)下列说法中正确的是( )A ．氢原子从激发态向基态跃迁时能辐射各种频率的光子B．玻尔理论能解释氢原子光谱C．一个氢原子从n＝3的激发态跃迁到基态时，能辐射3个光子D．一群氢原子从n＝3的激发态跃迁到基态时，能辐射3种频率的光子第2题图2．如图所示，某原子的三个能级的能量分别为E1、E2和E3.a、b、c为原子跃迁所发出的三种波长的光，下列判断正确的是()A．E1>E2>E3B．E3－E2>E2－E1C．b的波长最长D．c的频率最高3．可见光光子的能量在1.61 eV～3.10 eV范围内．若氢原子从高能级跃迁到低能级，根据氢原子能级图(如图所示)可判断()第3题图A．从n＝4能级跃迁到n＝3能级时发出可见光B．从n＝3能级跃迁到n＝2能级时发出可见光C．从n＝2能级跃迁到n＝1能级时发出可见光D．从n＝4能级跃迁到n＝1能级时发出可见光4．(16年苏北四市三模)如图所示为氢原子的能级图，n为量子数．若氢原子由n＝3跃迁到n ＝2的过程释放出的光子恰好能使某种金属产生光电效应，则一群处于n＝4的氢原子在向基态跃迁时，产生的光子中有__________种频率的光子能使该金属产生光电效应，其中光电子的最大初动能E km＝________eV.第4题图5．(17年扬州一模)氢原子的能级图如图所示，原子从能级n＝4向n＝2跃迁所放出的光子正好使某种金属材料发生光电效应．求：(1)该金属的逸出功．(2)原子从能级n＝4向n＝1跃迁所放出的光子照射该金属，产生的光电子的最大初动能．第5题图第十四章 原子 原子核第63讲 氢原子光谱 原子能级知识整合 基础自测一、汤姆生二、1.(1)波长 (2)亮线 光带 (3)线状 R (122－1n2) 三、 (2)能级 定态 基态 激发态 (3) E m －E n方法技巧·典型例题1· 小 3 【解析】 能级越低离核越近，3轨道比4轨道离核更近．大量的处于n ＝3能级的氦离子发生跃迁时，所发射的谱线有3→2、3→1、2→1，共有3条．·变式训练·(1)低 大 (2)①10.2 eV ②×10－27 kg ·m/s 【解析】 反质子带负电，产生的电场方向由无限远处指向负电荷，沿着电场线的方向电势逐渐降低，所以轨道半径越小，离反质子越近，电势越低；根据k e 2r2＝m v 2r 可知，轨道半径越小速率越大，则动能越大．跃迁释放光子能量E＝E2－E1＝10.2 eV，光子动量p＝E c×10－27 kg·m/s，根据动量守恒，反冲动量与光子动量大小相等，方向相反，即p′＝p×10－27 kg·m/s.·×10－7【解析】大量的处于第二激发态的汞原子能发生3种不同频率的光，则入射光的能量为E＝E3－E1＝7.7 eV；波长最大的，频率最小，所以3轨道跃迁到2轨道波长最大，E3－E2＝h cλ，所以λ×10－7 m.当堂检测1．BD【解析】当氢原子从激发态向基态跃迁时，据玻尔理论：ΔE＝E m－E n，可知氢原子只能辐射、吸收特定频率的光子．一个光子辐射时最多只能n－1；一群光子才是N＝C2n＝n⎝⎛⎭⎫n－12，玻尔理论解释了原子光谱．2．D【解析】结合题图和电子跃迁时发出的光子的能量为E＝E m－E n可知E c＝E a＋E b，能量差E3－E2等于光子a的能量，能量差E2－E1等于光子b的能量，能量差E3－E1等于光子c的能量，那么c对应的能量最大，而a对应的能量最小，因：E1<E2<E3，且E n＝E1n2，则有E3－E2<E2－E1故AB错误；又E n＝hcλ，c光的频率最高，a光的波长最长，故C错误，D正确．3．B【解析】四个选项中，只有B选项的能级差在1.61 eV～3.10 eV范围内，故B选项正确．4．510.86【解析】氢原子从第3能级向第2能级时，发出光子的能量为1.89 eV，从第4能级向基态跃迁发出6种频率的光子，其中光子能量大于或等于1.89 eV的有5种．从第4能级直接跃迁到基态的光子产生光电效应时，对应的最大初动能最大，为E k＝hν－W0＝(E4－E1)－(E3－E2)＝10.86 eV.5. (1)2.55 eV(2)10.2 eV【解析】(1)原子从能级n＝4向n＝2跃迁所放出的光子的能量为3.40－0.85＝2.55 eV，当光子能量等于逸出功时，恰好发生光电效应，所以逸出功为2.55 eV.(2)从能级n＝4向n＝1跃迁所放出的光子能量为13.6－0.85＝12.75 eV，根据光电效应方程得，最大初动能为E km＝12.75－2.55＝10.2 eV.。
氢原子能级简并度
氢原子能级简并度
氢原子能级简并度是指一个氢原子可以共有20种完整性的能量等级进行划分。
它是一个元素中不同状态能量构成的指示正式。
它是一种利用电子在不同激发能量环境下的能量来描述原子的概念，是20世纪30年代的科学发现。
氢原子的能级简并度描述的是在氢原子能级结构中，电子与原子核间激发能构
成的动力学结构。
电子在它们周围的激发能环境影响下，可以被分成20类不同状
态能量，即激发能量。
氢原子能级简并度主要分为4种：1能级、2能级、3能级
和4能级。
1能级表示最低能，4能级表示最高能，电子在不同能级之间通过跃迁
达到高低能级。
氢原子能级简并度可以用来描述氢原子的复杂性，可以建立出原子的电子激发
模型，用来探究原子的状态空间，用来探究原子的光学特性，用来探究原子的相互作用和电磁场等。
氢原子的能级简并度的研究也很广泛，它用来描述原子的光学特性，用来探究原子的能量谱，用来控制原子的发射等等。
氢原子能级简并度的研究及应用，促进了物理化学、电化学有关研究，从理论
上指导元素新态和非平衡态等新发现，给物理化学上的研究和实验技术大大提升，以此解决化学有关大量难题，为物理化学领域提供了新的研究理论模型。
高三物理氢原子的光谱与能级结构
还 有 三
布喇开系
1
R
1 42
1 n2
个 线 系
普丰特线系
1
R
1
52
1 n2
n 4,5,6,
n 5,6,7，
n 6,7，8，
二、玻尔理论对氢原光光谱的解释
En
13.6 n2
eV
1
E1 hc
(
1 n2
1 22
)
n=6
n=5 n=4
486.1nm
1.几种特定频率的光
2.光谱是分立的亮线
Hα (红色）
652.2nm
λ/nm
原子光谱
每一种光谱-------印记
每一种原子都有自己特定的原子光谱，不同原子，其原子 光谱均不同
巴尔末的研究氢原子光谱
（可见光区）
（里德伯常数：R=1.09677581×107m-1)
R E1 hc
巴尔末公式
第4节 氢原子的光谱与能级结构
一、光谱
复色光经过色散系统（如棱镜、光栅）分光后，被色散 开的单色光按波长（ 验
玻璃管充进氢气
连续光谱经过氢气的光谱
2. 氢原子的光谱图
(紫绿色） Hδ
410.1nm
特点
Hγ (青色）
434.0nm
Hβ (蓝绿色）
N > 6 的符合巴耳末公式的光谱线（大部分在紫外区） 巴尔末系
人们把一系列符合巴耳末公式的光谱线统称为巴耳末系 适用区域： 可见光区、紫外线区
氢原子光谱的其他线系
紫 外 线 区
赖曼线系
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C
我想到 了
hv = Em – En=hc/λ
例题２．2007 19.用大量具有一定能量的电子轰击大量处于基态的氢原子，观
测到了一定数目的光谱线。调高电子的能量再次进行观测，发现光谱线的数目 比原来增加了5条。用△n表示两次观测中最高激发态的量子数n之差，E表示 调高后电子的能量。根据氢原子的能级图可以判断，△n和E的可能值为（ ）
C
9
练 习
我想到 了
Ｅn = E1/n2 (n=1,2 ,3. 4….)
习题２.(2000年普通高等学校春季招生考试物理京皖卷（旧课程）) 5.根据玻尔理论，某原子的电子从能量为E的轨道跃迁到能量为E′的 轨道，辐射出波长为λ的光，以h表示普朗克常量，c表示真空中的光 速，则E′等于（ ） A.E－hλ/c B.E＋hλ/c C.E－h c/λ D.E＋hc/λ
量子数 能级 激发态
E2
E1 基态
高考命题趋势分析 十年高考关于此知识点的习题探究
例题1.(2001年普通高等学校夏季招生考试物理全国卷（旧课程）)
6.按照玻尔理论，下列关于氢原子的论述正确的是（AB ）
A.第m个定态和第n个定态的轨道半径rm和rn之比为rm:rn ＝ m2: n2 B.第m个定态和第n个定态的能量Em和En之比为Em:En＝ n2: m2 C.电子沿某一轨道绕核运动，若其圆周运动的频率是v，则其发光频率也是v D.若氢原子处于能量为E的定态，则其发光频率为v＝E / h
专题:
氢原子的能级结构 光子的发射和吸收
能级定义 氢原子的能级
复习
玻尔理论三个基本假设
光子的发射和吸收 高考命题趋势分析 十年高考关于此知识点的习题探究
一 能级
复习
１．定义: 现代物理学认为,原子的可能状态是不连续的,各状态对 应的能量也是不连续的,这些能量值叫能级.
Ｅ５ Ｅ４ Ｅ３ Ｅ２ Ｅ１
光子的发射和吸收
光子的发射 激发态 低能级 基态 一群氢原子处于量子数为n的激发态时， 可能辐射出的光谱条数为 N = n(n-1)/2. 放出光子的能量 hv = Em - En
量子数 能级 激发态
E2
E1 基态
光子的吸收
基态
较高能级
高能级
1.光子和原子的作用,原子在从低能级向高能级跃迁时, 只吸收一定频率的光子 hv = Em – En. 2.实物粒子和原子的作用,实物粒子的全部动能或部分 动能被原子吸收,只要等于或大于两个定态能量之差时, 就可使原子受激发而向较高能级跃迁.
Ｅ４
Ｅ３
Ｅ２
Ke2 = r2
mV2
r
Ｅ１
（2）跃迁：当原子从一个具有较大能量E2 的定态跃迁到另一个能量较低的定态E1时 它辐射出具有一定频率的光子，光子的 能量为 hv =E2-E1
我想到 了
２００８年高考题
习题：处于基态的一群氢原子受某种单色光的照射时,只发射波长为λ1、 λ2、λ3的三种单色光,且λ1＞λ2＞λ3,则为…（ ）
我想到了
Ｅn = E1/n2 (n=1,2 ,3. 4….) rn = n2 r1 (n=1, 2 ,3. 4….)
（1）定态:原子系统只能具有一系列的 不连续的能量状态，在这些状态中,电子 虽然作加速运动但不辐射电磁能量。
习题1.(2000年普通高等学校夏季招生考试理综（旧课程）) 17.氢原子的基态能量为E1。下列四个能级图，正确代表氢原子能 级的是（ ）
２．氢原子的能级
量子数 能级 激发态
Ｅ５ Ｅ４
Ｅ３
Ｅ２
Ｅ１
E2
E1 基态
３．玻尔理论三个基本假设：
（1）定态:原子系统只能具有一系列的不连续的能量状态，在这些状态中，电 子虽然作加速运动但不辐射电磁能量。这些状态叫做原子的定态，相应的能 量分别为E1，E2，E3……（E1＜E2＜E3……）这就是所谓的定态假设。 Ｅn = E1/n2 (n=1, 2 ,3. 4….) （2）跃迁：当原子从一个具有较大能量E2的定态跃迁到另一个能量较低的定 态E1时，它辐射出具有一定频率的光子，光子的能量为 hv =E2-E1 这一假 设确定了原子发光的频率——它就是频率假设。 （3）轨道量子化：原子的不同能量状态和电子沿不同的圆形轨道绕核运动相 对应，原子的定态是不连续的，因此，电子的可能轨道的分布也是不连续 的． rn = n2 r1 (n=1, 2 ,3. 4….)
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
ABCD
A.照射光的频率为c/ λ3
B.照射光的波长为
C.若波长为λ2的光能使某金属发生光电效应，则λ1也能 使该金属发生光电效应
D.发射波长为λ3的两能级的能量之比为Em:En＝９:１（m>n)
课外作业
１．再找１０个高考题做． ２．自行设计一个２００８年高考题．
A. △n＝1，13.22eV＜E＜13.32eV B. △n＝2，13.22eV＜E＜13.32eV C. △n＝1，12.75eV＜E＜13.06eV D. △n＝2，12.75eV＜E＜13.06eV 量子数
AD
能级
激发态 △E41=E4-E1=12.75 △E51 = E5-E1=13.06 △E61=E6-E1=13.22
A.λ1 B.λ1+λ2+λ3 C. D
D
E31=E32+E21
我 想 到 了
E31=hc/λ3 E32=hc/λ1 E21=hc/λ2 hc/λ3= hc/λ1 + hc/λ2 λ3 = λ2
λ1 λ3
λ3
例题３． (2002年普通高等学校春季招生考试理综京皖蒙卷（旧课程）) 19.氢原子的能级是氢原子处于各个定态时的能量值，它包括氢原子系 统的电势能和电子在轨道上运动的动能。氢原子的电子由外层轨道跃 迁到内层轨道时………………………………………………（ ） A A.氢原子的能量减小，电子的动能增加 B.氢原子的能量增加，电子的动能增加 Ｅ５ C.氢原子的能量减小，电子的动能减小 D.氢原子的能量增加，电子的动能减小
E2
△E71=E7-E1=13.32 △E61 <E电< △E71 △E41 <E电< △E51
E1 基态
习题3.(2002年普通高等学校夏季招生考试物理（旧课程）)
3.处于基态的一群氢原子受某种单色光的照射时,只发射波长为λ1、 λ2、λ3的三种单色光,且λ1＞λ2＞λ3,则照射光的波长为…（ ）