7、电子在某处单位体积内出现的概率--电子云

课堂练习

(1)对玻尔理论的下列说法中,正确的是(   ACD    )

A.继承了卢瑟福的原子模型,但对原子能量和电子轨道引入了量子化假设

B.对经典电磁理论中关于“做加速运动的电荷要辐射电磁波”的观点表示赞同

C.用能量转化与守恒建立了原子发光频率与原子能量变化之间的定量关系

D.玻尔的两个公式是在他的理论基础上利用经典电磁理论和牛顿力学计算出来的

(2)下面关于玻尔理论的解释中,不正确的说法是(   C )

A.原子只能处于一系列不连续的状态中,每个状态都对应一定的能量

B.原子中,虽然核外电子不断做加速运动,但只要能量状态不改变,就不会向外辐射能量

C.原子从一种定态跃迁到另一种定态时,一定要辐射一定频率的光子

D.原子的每一个能量状态都对应一个电子轨道,并且这些轨道是不连续的

(3)根据玻尔理论,氢原子中,量子数N越大,则下列说法中正确的是(   ACD  )

A.电子轨道半径越大      B.核外电子的速率越大

C.氢原子能级的能量越大    D.核外电子的电势能越大

(4)根据玻尔的原子理论,原子中电子绕核运动的半径(  D  )

A.可以取任意值          B.可以在某一范围内取任意值

C.可以取一系列不连续的任意值   D.是一系列不连续的特定值

(5)按照玻尔理论,一个氢原子中的电子从一半径为ra的圆轨道自发地直接跃迁到一半径为rb的圆轨道上,已知ra>rb,则在此过程中( C )

A.原子要发出一系列频率的光子  B.原子要吸收一系列频率的光子

C.原子要发出某一频率的光子   D.原子要吸收某一频率的光子

4、玻尔理论对氢光谱的解释

(1)基态和激发态

基态: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,这种定态,叫基态。

激发态:原子处于较高能级时,电子在离核较远的轨道上运动,这种定态,叫激发态。

(2)原子发光:原子从基态向激发态跃迁的过程是吸收能量的过程。原子从较高的激发态向较低的激发态或基态跃迁的过程,是辐射能量的过程,这个能量以光子的形式辐射出去,吸收或辐射的能量恰等于发生跃迁的两能级之差。

说明:氢原子中只有一个核外电子,这个电子在某个时刻只能在某个可能轨道上,或者说在某个时间内,由某轨道跃迁到另一轨道--可能情况只有一种。可是,通常容器盛有的氢气,总是千千万万个原子在一起,这些原子核外电子跃迁时,就会有各种情况出现了。但是这些跃迁不外乎是能级图中表示出来的那些情况。

(1)夫兰克-赫兹实验的历史背景及意义

   1911年,卢瑟福根据α粒子散射实验,提出了原子核式结构模型。1913年,玻尔将普朗克量子假说运用到原子核式结构模型,建立了与经典理论相违背的两个重要概念:原子定态能级和能级跃迁概念。电子在能级之间跃迁时伴随电磁波的吸收和发射,电磁波频率的大小取决于原子所处两定态能级间的能量差。随着英国物理学家埃万斯对光谱的研究,玻尔理论被确立。但是任何重要的物理规律都必须得到至少两种独立的实验方法的验证。随后,在1914年,德国科学家夫兰克和他的助手赫兹采用电子与稀薄气体中原子碰撞的方法(与光谱研究相独立),简单而巧妙地直接证实了原子能级的存在,从而为玻尔原子理论提供了有力的证据。

   1925年,由于他二人的卓越贡献,他们获得了当年的诺贝尔物理学奖(1926年于德国洛丁根补发)。夫兰克-赫兹实验至今仍是探索原子内部结构的主要手段之一。所以,在近代物理实验中,仍把它作为传统的经典实验。

(2)夫兰克-赫兹实验的理论基础

根据玻尔的原子理论,原子只能处于一系列不连续的稳定状态之中,其中每一种状态相应于一定的能量值En(n=1,2,3‥),这些能量值称为能级。最低能级所对应的状态称为基态,其它高能级所对应的态称为激发态。

当原子从一个稳定状态过渡到另一个稳定状态时就会吸收或辐射一定频率的电磁波,频率大小决定于原子所处两定态能级间的能量差。  (h为普朗克恒量)

本实验中是利用一定能量的电子与原子碰撞交换能量而实现,并满足能量选择定则:

 (V为激发电位)

夫兰克-赫兹实验玻璃容器充以需测量的气体,本实验用的是汞。电子由阴级K发出,K与栅极G之间有加速电场,G与接收极A之间有减速电场。当电子在KG空间经过加速、碰撞后,进入KG空间时,能量足以冲过减速电场,就成为电流计的电流。

(3)实验原理

   改进的夫兰克-赫兹管的基本结构如下图所示。电子由阴极K发出,阴极K和第一栅极G1之间的加速电压VG1K及与第二栅极G2之间的加速电压VG2K使电子加速。在板极A和第二栅极G2之间可设置减速电压VG2A

   设汞原子的基态能量为E0,第一激发态的能量为E1,初速为零的电子在电位差为V的加速电场作用下,获得能量为eV,具有这种能量的电子与汞原子发生碰撞,当电子能量eV<E1-E0时,电子能量几乎不损失。如果eVE1-E0E,则汞原子从电子中取得能量ΔE,而由基态跃迁到第一激发态,ΔE=eVC。相应的电位差VC即为汞原子的第一激发电位。

   在实验中,逐渐增加VG2K,由电流计读出板极电流IA,得到如下图所示的变化曲线:

(4)实验结论

   夫兰克-赫兹实验证明了原子被激发到不同的状态时,吸收的能量是不连续的,进而说明原子能量是量子化的。

 0  435304  435312  435318  435322  435328  435330  435334  435340  435342  435348  435354  435358  435360  435364  435370  435372  435378  435382  435384  435388  435390  435394  435396  435398  435399  435400  435402  435403  435404  435406  435408  435412  435414  435418  435420  435424  435430  435432  435438  435442  435444  435448  435454  435460  435462  435468  435472  435474  435480  435484  435490  435498  447090 

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