高中物理原子核n3能级与n4能级哪个离原子核近

原子的能量是不连续的,存在能级,而原子核的能量是连续的,不存在能级 这句话哪错了
能级这个概念是用来描述电子轨道的,玻尔将原子核外的电子轨道称为能级,他认为能级是定态的,电子轨道是不连续的.而说能量是不连续的,这个概念是普朗克提出的,从而否定了自然界无跳跃的观念.
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原子核的能量是连续的,这句话哪错了。
原子核的能量是连续,这句话错误,由于原子核的构造,简单来讲只有电子,中子,质子,他们结合时决定的能量是几个特定值的叠加,故原子核的能量不连续,也为量子化
原子核也有能级
扫描下载二维码解析:单色由真空进入介质,波速变小,、频率不变,所以波长变短,由此可知,单色光A在真空中的波长比B的长,所以单色光A的频率比B的小,光子A的能量小于光子B的能量,所以A项错误。而B项正确;频率越大,粒子性越强,所以C项错误,波长越长,波动性越明显,越容易观察到衍射现象,所以D项正确。
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科目:高中物理
[物理--选修3-5](1)北京时间日13时46分,在日本本州岛附近海域发生里氏9.0级强烈地震,地震和海啸引发福岛第一核电站放射性物质泄漏,其中放射性物质碘131的衰变方程为13153I→13154Xe+Y.根据有关放射性知识,下列说法正确的是AA.Y粒子为β粒子B.13153I的半衰期大约是8天,则若取4个碘原子核,经16天就一定剩下1个碘原子核了C.生成的13154Xe处于激发态,还会放射γ射线.γ射线的穿透能力最强,电离能力也最强D.13153I中有53个质子和131个中子(2)如图所示,两光滑圆轨道放置在同一竖直平面内,半径均为R,两轨道之间由一光滑水平轨道相连,在水平轨道上有一轻弹簧被&a、b两个小球夹住,但不拴接.已知a小球的质量为m,b小球的质量为2m,同时释放两小球,且要求a、b都能通过两圆轨道的最高点,则弹簧在释放前至少具有多大的弹性势能?
科目:高中物理
(选修模块3-5)(1)关于原子结构和原子核,下列说法中正确的是A.利用α粒子散射实验可以估算原子核的半径B.利用α粒子散射实验可以估算核外电子的运动半径C.原子的核式结构模型很好地解释了氢原子光谱的实验D.处于激发态的氢原子放出光子后,核外电子运动的动能将增大(2)一个质量为m0静止的ω介子衰变为三个静止质量都是m的π介子,它们在同一平面内运动,彼此运动方向的夹角为120°,光在真空中的传播速度为c,则每个π介子的动能为.(3)如图5所示,光滑水平面上A、B两小车质量都是M,A车头站立一质量为m的人,两车在同一直线上相向运动.为避免两车相撞,人从A车跃到B车上,最终A车停止运动,B车获得反向速度v0,试求:①两小车和人组成的系统的初动量大小;②为避免两车相撞,且要求人跳跃速度尽量小,则人跳上B车后,A车的速度多大?
科目:高中物理
题型:阅读理解
选修部分试题
A.(选修模块3-4)
(1)下列叙述中正确的有(&& ▲&& )
A.在不同的惯性参考系中,光在真空中的速度都是相同的
B.两列波相叠加产生干涉现象,则振动加强区域与减弱区域交替变化
&&& &&C.光的偏振现象说明光波是横波
&&& &&D.夜视仪器能在较冷的背景上探测出较热物体的红外辐射
(2)一列简谐横波沿x轴传播,图甲是t = 3s时的波形图,图乙是波上x=2m处质点
的振动图线.则该横波的速度为__▲___m/s,传播方向为___▲__ .
??(3)如图所示,半圆玻璃砖的半径R=10cm,折射率
为n=,直径AB与屏幕垂直并接触于A点.激
光a以入射角i=30°射向半圆玻璃 砖的圆心O,结
果在水平屏幕MN上出现两个光斑.求两个光斑之
间的距离L.
B.(选修模块3-5)
(1)下列说法中正确的是&&&& (&& ▲&& )
&&&&&& &&&& A.X射线是处于激发态的原子核辐射出的
&&&&&& &&&& B.一群处于n=3能级激发态的氢原子,自发跃迁时能发出3种不同频率的光
&&&&&& &&&& C.放射性元素发生一次β衰变,原子序数增加1
&&&&&& &&&& D.235U的半衰期约为7亿年,随地球环境的变化,半衰期可能变短
??&& ??(2)??下列叙述中不符合物理学史的是&&&&&&&&&&&& (&& ▲ &&&)&&&&&&&&&&&&
A.麦克斯韦提出了光的电磁说
B.爱因斯坦为解释光的干涉现象提出了光子说
&&&&&&& C.汤姆生发现了电子,并首先提出原子的核式结构模型
D.贝克勒尔通过对天然放射性的研究,发现了放射性元素钋(Pa)和镭(Ra)
(3)两磁铁各固定放在一辆小车上,小车能在水平面上无摩擦地沿同一直线运动.已
知甲车和磁铁的总质量为0.5 kg,乙车和磁铁的总质量为1.0 kg.两磁铁的N极
相对.推动一下,使两车相向运动.某时刻甲的速率为2 m/s,乙的速率为3 m/s,
方向与甲相反.两车运动过程中始终未相碰,则两车最近时,乙的速度为多大?
科目:高中物理
来源:学年陕西省西安市高三年级第三次质量检测理科综合物理部分
题型:计算题
如图所示为氢原子的能级示意图,一群氢原子处于n=3的激发态,在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子,用这些光照射逸出功为2.49eV的金属钠,下列说法正确的是
A.这群氢原子能发出三种频率不同的光,其中从n=3跃迁到n=2所发出的光波长最短
B.这群氢原子能发出两种频率不同的光,其中从n=3跃迁到n=1所发出的光频率最高
C.金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为11.11eV
D.金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为9.60eV
(2)(10分)a、b两个小球在光滑水平面内沿同一直线上发生碰撞,它们在碰撞前后的s—t图象如图所示,若a球的质量,则b球的质量等于多少?
&&&&&&&&&&&&&&&&
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原子轨道(Atomic orbital)是单电子的合理解ψ(x,y,z)。若用球坐标来描述这组解,即ψ(r,θ,φ)=R(r)·Y(θ,φ),这里R(r)是与有关的函数,称为径向,用图形描述就是原子轨道的径向分布函数;Y(θ,φ)是与角度分布有关的函数,用图形描述就是角度分布函数。
原子轨道简介
原子轨道(英语:atomic orbital),又称轨态,是以描述原子中电子似波行为。此波函数可用来计算在原子核外的特定空间中,找到原子中电子的几率,并指出电子在三维空间中的可能位置。“轨道”便是指在波函数界定下,电子在外空间出现机率较大的区域。具体而言,原子轨道是在环绕着一个原子的许多电子()中,个别电子可能的,并以轨道描述。
电子的原子与分子轨道,依照能阶排序
现今普遍公认的原子结构是波耳氢原子模型:电子像行星,绕着原子核(太阳)运行。然而,电子不能被视为形状固定的,原子轨道也不像行星的椭圆形轨道。更精确的比喻应是,大范围且形状特殊的“大气”(电子),分布于极小的星球(原子核)四周。只有原子中存在唯一电子时,原子轨道才能精准符合“大气”的形状。当原子中有越来越多电子时,电子越倾向均匀分布在原子核四周的空间体积中,因此“电子云”越倾向分布在特定球形区域内(区域内电子出现机率较高)。
早在1904年,日本物理学家首度发表电子以类似环绕轨道的方式在原子内运转的想法。1913年,丹麦物理学家尼尔斯·波耳提出理论,主张电子以固定的环绕着体积极小的原子核运行。然而,一直到1926年、发展后,薛定谔方程式才解释了原子中的电子波动,定下关于新概念“轨道”的函数。
由于这个新概念不同于古典物理学中的轨道想法,1932年美国化学家提出以“轨道”(orbital)取代“轨道”(orbit)一词。原子轨道是单一原子的,使用时必须代入n()、l()、m()三个量子化参数,分别决定电子的能量、角动量和方位,三者统称为。每个轨道都有一组不同的量子数,且最多可容纳两个电子。s轨道、、d轨道、f轨道则分别代表角量子数l=0, 1, 2, 3的轨道,表现出如右图的轨道形状及。它的名称源于对其原子光谱特征谱线外观的描述,分为锐系光谱(sharp)、主系光谱(principal)、漫系光谱(diffuse)、基系光谱(fundamental),其余则依字母序命名(跳过 j)。
在的运算中,复杂的电子函数常被简化成较容易的原子轨道函数组合。虽然多电子原子的电子并不能以“一或二个电子之原子轨道”的理想图像解释,它的波函数仍可以分解成原子轨道函数组合,以原子轨道理论进行分析;就像在某种意义上,由多电子原子组成的电子云在一定程度上仍是以原子轨道“构成”,每个原子轨道内只含一或二个电子。[1]
原子轨道层次
原子轨道能层(电子层)
外运动的电子绕核运动会受到原子核的吸引,他们运动能量上的差异可用他们运动轨道离核的远近表现出来。具有较大的电子在离核越远的地方运动,而动量较小的则在离核较近的地方运动。但是电子绕核运动与绕地球运动不同。人造卫星绕地球运动的动量是连续变化的,由于能量的消耗,它的轨道会逐渐接近地球。但的能量是的,原子核外电子运动的轨道是不连续的,他们可以分成好几层,这样的层,称为“电子层”,也称“”[2]
氢原子光谱的巴尔默系
氢原子(右图,线系)的事实可以证明电子层的存在。根据理论,绕核高速旋转的电子将不断从原子发射连续的电磁波,但从图中可以发现,氢原子的光谱图像是分立的,这与经典电磁学的推算结果矛盾,之后,提出了电子层的概念,成功推导出了描述氢原子光谱的(σ=R'×[(n^-2)-(m^-2)])将R'与,普朗克常数联系在一起,电子层的存在从此得到了公认[3]
通常情况下,的电子在离核最近的电子层上运动,这时并不放出能量,此时的电子所处的状态称为“”。当氢原子从外界获得能量(如、、等),它的电子可以到离核较远的电子层上,此时的电子所处的状态称为“”。当电子从离核较远的电子层跃迁到能量相对更低也离核更近的电子层时,就会以的形式放出能量。光的频率ν和两电子层的能量差∣E2-E1∣有下列关系[4]
hv=∣E2-E1∣
其中,h为(6.62×10^-27尔格·秒)
因为电子层是不连续的所以放出的能量也是不连续的(量子化的),这种不连续的能量在光谱上的反映就是线状光谱。
在模型中,描述电子层的称为(principal quantum number)或量子数n,n的取值为正整数1、2、3、4、5、6、7,对应符号为K、L、M、N、O、P、Q。对来说,n一定,其的能量一定。一般而言:n越大,电子层的能量越高。
每个电子层所的电子个数有限,为2n^2个,但当一个电子层是原子的最外层时,它至多只能容纳8个电子,次外层最多容纳18个[5]
2,8,18,18,8
2,8,18,32,18,8
2,8,18,32,32,18,8
如果一个电子在激发态,一个有着恰当能量的光子能够使得该电子受激辐射,释放出一个拥有相同能量的光子,其前提就是电子返回低所释放出来的能量必须要与与之作用的光子的能量一致。此时,受激释放的光子与原光子向同一个方向运动,也就是说这两个光子的波是同步的。利用这个原理,人们设计出了激光,它是可以产生频率很窄的光的光源。
在越来越多的光谱实验中,人们发现,电子在两个相邻电子层之间发生跃迁时,会出现多条相近的,这表明,同一电子层中还存在着能量的差别,这种差别,就被称为“”,也叫“能级”。
原子轨道能级(电子亚层)
如果用更加精细的光谱仪观察氢原子光谱,就会发现,原来的整条谱线又有裂分,这意味着量子化的两电子层之间存在着更为精细的“层次”,这被称为“能级”,每一电子层都
原子轨道能级图
由一个或多个能级组成,同一能级的能量相同。
描述能级的量子数称为(angular quantum number)用“l”表示。对于每一个电子层对应的主量子数n,l的取值可以是0、1、2、n-1,也就是说,总共有n个能级,因为第一电子层K的n=1,所以它只有一个能级,而n=2的L层就有两个能级,表现在光谱上就是两条非常相近的谱线。
从第一到第七周期的所有元素中,人们共发现4个能级,分别命名为s,p,d,f。从理论上说,在第八周期将会出现第五个能级。
角量子数(l)取值
4s,4p,4d,4f
在多电子原子中,当价电子进入内部时,内层原子核的屏蔽作用减小,相当于原子实的有效电荷数增大,也就是说电子所受到的引力增大,原子的体系能量下降,所以由此可以容易得出,当主量子数n相同时,不同的轨道角动量数l所对应的原子轨道形状不一样,即当价电子处于不同的轨道时,原子的能量降低的幅度也不一样,轨道贯穿的效果越明显,能量降低的幅度越大。
s,p,d,f能级的能量有大小之分,这种现象称为“能级分裂”,屏蔽效应产生的主要原因是核外电子间的相互,减弱了原子核对电子的吸引:s能级的电子排斥p能级的电子,把p电子“推”离原子核,p、d、f之间也有类似情况
总的屏蔽顺序为:ns&np&nd&nf
因为离核越远,能量越大,所以能量顺序与屏蔽顺序成反比
能量顺序为:ns&np&nd&nf
鲍林的近似能级图
同一电子层之间有电子的相互作用,不同电子层之间也有相互作用,这种相互作用称为“”。其原理较为复杂,钻穿效应的直接结果就是上一电子层的d能级的能量高于下一电子层s的能量。即,d层和发生交错,f层与d层和s层都会发生交错。
我国化学家提出了一条能级计算的经验定律:能级的能量近似等于n+0.7l。
美国著名化学家莱纳斯·鲍林也通过计算给出了一份近似能级图(见右图)这幅图近似描述了各个能级的能量大小,有着广泛的应用[6]
原子轨道轨道
在外部存在的情况下,许多原子谱线还是发生了更细的分裂,这个现象被叫做(因电场而产生的裂分被称为),这种分裂在无磁场和电场时不存在,说明,电子在同一能级虽然能量相同,但运动方向不同,因而会受到方向不同的的作用。这些电子运动描述轨道的量子数称为(magnetic quantum number)符号“m”,对于每一个确定的能级(电子亚层),m有一个确定的值,这个值与电子层无关(任何电子层内的能级的轨道数相同)。
轨道的形状可以根据球坐标的Y(θ,φ)推算,s能级为一个简单的球形轨道。p能级轨道为哑铃形,分别占据的x,y,z轴,即有三个不同方向的轨道。d的轨道较为复杂,f能级的七个轨道更为复杂。所有轨道的角度分布图像参见a gallery of atomic orbitals and molecular orbitals[7]
原子轨道自旋
高分辨光谱事实揭示核外电子还存在着一种奇特的量子化运动,人们称其为自旋运动,用自旋磁量子数(spin m.q.n)表示,每个轨道最多可以容纳两个自旋相反的电子。记做“↑↓”但需要指出,这里的自旋和地球的自转不同,自旋的实质还是一个等待发现的未解之谜[5]
。“自旋”我们是借用我们平常能理解的名词,实际上是电子的一种内禀运动。
原子核也可以存在净自旋。由于热平衡,通常这些原子核都是随机朝向的。但对于一些特定元素,例如氙-129,一部分也是可能被极化的,这个状态被叫做,在中有很重要的应用。
原子轨道电子排布
原子轨道综述
电子在原子轨道的运动遵循三个基本定理:、、。
原子轨道能量最低原理
能量最低原理的意思是:核外电子在运动时,总是优先占据能量更低的轨道,使整个体系处于能量最低的状态。
原子轨道泡利不相容原理
物理学家在总结了众多事实的基础上提出:不可能有完全相同的两个同时拥有同样的量子物理态。泡利不相容原理应用在上,可表述为:同一轨道上最
多容纳两个自旋相反的电子。该原理有三个推论:
①若两电子处于同一轨道,其方向一定不同;
②若两个相同,它们一定不在同一轨道;
③每个轨道最多容纳两个电子。
原子轨道洪特规则
洪特在总结大量光谱和电离势数据的基础上提出洪德规则(Hund's rule):电子在简并轨道上排布时,将尽可能分占不同的轨道,且自旋平行[6]
。对于同一个电子亚层,当电子排布处于
全满(s^2、p^6、d^10、f^14)
半满(s^1、p^3、d^5、f^7)
全空(s^0、p^0、d^0、f^0)
时比较稳定。
原子轨道电子排布式
最初人们只是用电子结构示意图来表示原子的微观结构,但电子结构示意图只能表示出原子的电子层而不能表示出能级和轨道,由此诞生[8]
电子排布式的表示方法为:用能级符号前的数字表示该能级所处的电子层,能级符号后的指数表示该能级的,电子依据“能级交错”后的能级顺序顺序和“能量最低原理”、“泡利不相容原理”和“”三个规则进行。另外,虽然电子先进入4s轨道,后进入3d轨道(能级交错的顺序),但在书写时仍然按1s∣2s,2p∣3s,3p,3d∣4s的顺序进行。
F:1s^2∣2s^2,2p^5
S:1s^2∣2s^2,2p^6∣3s^2,3p^4
Cr:1s^2∣2s^2,2p^6∣3s^2,3p^6,3d^5∣4s^1(注意加粗数字,是3d^5,4s^1而不是3d^4,4s^2,因为d轨道上,5个电子是半充满状态,这里体现了洪德规则)。
简化电子排布式
为了书写方便,通常还会将电子排布式进行简化,用稀有气体结构代替已经充满的电子层
Cr:1s^2∣2s^2,2p^6∣3s^2,3p^6,3d^5∣4s^1
简化后:Cr:[Ar]3d^5∣4s^1(因为Ar:1s^2∣2s^2,2p^6∣3s^2,3p^6)
简化后剩下的电子排布部分是,会参与化学反应,在中有标示。
.维基百科[引用日期]
陈荣三、黄孟建、钱可萍,1978年1月:《无机及分析化学》,人民教育出版社,第2~26页
[意]E.ementi,G.orongiu.《化学通报》,2008年第71卷(第8期)专论,563~573
北京师范大学国家基础教育课程标准实验教材总编委会组,2004年:《化学-物质结构与性质(选修)》,山东教育出版社,第2~28页
竺际舜等,2006年:《无机化学学习指导》,科学出版社,第87~92页
人民教育出版社.高中化学教科书选修3——物质结构与性质.北京:人民教育出版社,2004
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选择题专项训练(原子和原子核物理).doc5页
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西樵高级中学原子和原子核物理选择题专项训练
1.在下列两个核反应方程中,分别代表一种粒子。 填选项前的编号。下同
A.①是重核裂反应B.②是轻核聚变反应
C. X1是粒子,此种粒子形成的射线具有很强的贯穿本领
D.X2是中子,X2的质量等于与质量之和减去的质量
2.如图所示为氢原子能级图,可见光的光子能量范围约为1.62Ev?3.11eV。下列说法正确的是
A.大量处在n3的高能级的氢原子向n3能级跃迁时,发出的光有一部分是可见光
B.大量处在n3的氢原子向n2能级跃迁时,发出的光是紫外线
C.大量处在n3能级的氢原子向n1能级跃迁时,发出的光都应具有显著的热效应
D.处在n3能级的氢原子吸收任意频率的紫外线光子都能发生电离
3.以下几个原子核反应中,X代表α粒子的反应式是
A.He+Be→C+XB.Th→Pa+XC.H+H→n+XD.P→Si+X
4.氢原子从n3的能级跃迁到n2的能级辐射出a光,从n4的能级跃迁到n2的能级辐射出b光。下列关于这两种光的说法正确的是
A.a光的光子能量比b光的光子能量大B.在同种介质中a光的传播速度比b光的传播速度小
C.若a光不能使某金属发生光电效应,则b光一定不能使该金属发生光电效应
D.在同一双缝干涉装置上进行实验,所得到的相邻干涉条纹的间距,a光的比b光的大一些
5.氢原子光谱在可见光部分只有四条谱线,一条红色、一条蓝色、两条紫色,它们分别是从n=3、4、5、6能级向n=2能级跃迁时产生的,则
A.红色光谱是氢原子从n=3能级向n=2能级跃迁时产生的
B.蓝色光谱是氢原子从n=6能级或n=5能级向n=2能级跃迁时产生的
C.若从n=6能级向n=l能级跃迁时,则能够产生红外线
D.若原子从n=6能级向n=l能级跃迁时,所产生的辐射不能使某金属发生光电效应,则原子从n=6能级向n=2能级跃迁时将可能使该金属发生光电效应
6.原子核X衰变为原子
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