高中物理第18章原子結(jié)構(gòu)4玻爾的原子模型課件新人教版選修

1、第十八章4玻爾的原子模型學(xué)習(xí)目標(biāo)1.知道玻爾原子理論的基本假設(shè)的主要內(nèi)容.2.了解能級、躍遷、能量量子化以及基態(tài)、激發(fā)態(tài)等概念，會計(jì)算原子躍遷時(shí)吸收或輻射光子的能量.3.能用玻爾原子理論簡單解釋氫原子光譜.內(nèi)容索引知識探究 題型探究達(dá)標(biāo)檢測知識探究一、玻爾原子理論的基本假設(shè)一、玻爾原子理論的基本假設(shè)導(dǎo)學(xué)探究導(dǎo)學(xué)探究1.按照經(jīng)典理論，核外電子在庫侖引力作用下繞原子核做圓周運(yùn)動.我們知道，庫侖引力和萬有引力形式上有相似之處，電子繞原子核的運(yùn)動與衛(wèi)星繞地球的運(yùn)動也一定有某些相似之處，那么若將衛(wèi)星地球模型縮小是否就可以變?yōu)殡娮釉雍四Ｐ湍?？答案答案答案不可?在玻爾理論中，電子的軌道半徑只可能是某些分

2、立的數(shù)值，而衛(wèi)星的軌道半徑可按需要任意取值.2.氫原子吸收或輻射光子的頻率條件是什么？它和氫原子核外的電子的躍遷有什么關(guān)系？答案答案答案電子從能量較高的定態(tài)軌道(其能量記為em)躍遷到能量較低的定態(tài)軌道(其能量記為en)時(shí)，會放出能量為h的光子(h是普朗克常量)，這個光子的能量由前后兩個能級的能量差決定，即hemen(mn).這個式子稱為頻率條件，又稱輻射條件.當(dāng)電子從較低的能量態(tài)躍遷到較高的能量態(tài)，吸收的光子的能量同樣由頻率條件決定.知識梳理知識梳理玻爾原子理論的基本假設(shè)1.軌道量子化(1)原子中的電子在 的作用下，繞原子核做 .(2)電子運(yùn)行軌道的半徑不是任意的，也就是說電子的軌道是 的(

3、填“連續(xù)變化”或“量子化”).(3)電子在這些軌道上繞核的轉(zhuǎn)動是 的，不產(chǎn)生 .庫侖引力圓周運(yùn)動量子化穩(wěn)定電磁輻射2.定態(tài)(1)當(dāng)電子在不同軌道上運(yùn)動時(shí)，原子處于不同的狀態(tài)，原子在不同的狀態(tài)中具有不同的能量，即原子的能量是 的，這些量子化的能量值叫做 .(2)原子中這些具有確定能量的穩(wěn)定狀態(tài)，稱為 .(3)基態(tài)：原子能量 的狀態(tài)稱為基態(tài)，對應(yīng)的電子在離核最 的軌道上運(yùn)動，氫原子基態(tài)能量e1 .量子化能級定態(tài)最低近13.6 ev(4)激發(fā)態(tài)：較高的能量狀態(tài)稱為激發(fā)態(tài)，對應(yīng)的電子在離核較遠(yuǎn)的軌道上運(yùn)動.氫原子各能級的關(guān)系為：en .(e113.6 ev，n1,2,3，)3.頻率條件與躍遷當(dāng)電子從能

4、量較高的定態(tài)軌道(其能量記為em)躍遷到能量較低的定態(tài)軌道(能量記為en，mn)時(shí)，會放出能量為h的光子，該光子的能量h ，該式稱為頻率條件，又稱輻射條件.emen即學(xué)即用即學(xué)即用判斷下列說法的正誤.(1)玻爾認(rèn)為電子運(yùn)行軌道半徑是任意的，就像人造地球衛(wèi)星，能量大一些，軌道半徑就會大點(diǎn).()(2)玻爾認(rèn)為原子的能量是量子化的，不能連續(xù)取值.()(3)當(dāng)電子從能量較高的定態(tài)軌道躍遷到能量較低的定態(tài)軌道時(shí)，會放出任意能量的光子.()二、玻爾理論對氫光譜的解釋二、玻爾理論對氫光譜的解釋導(dǎo)學(xué)探究導(dǎo)學(xué)探究如圖1所示是氫原子的能級圖，一群處于n4的激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級躍遷時(shí)能輻射出多少種頻率不同的光子？

5、從n4的激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時(shí)，放出光子的能量多大？答案圖1答案答案氫原子能級躍遷圖如圖所示.從圖中可以看出能輻射出6種頻率不同的光子，它們分別是n4n3，n4n2，n4n1，n3n2，n3n1，n2n1.從n4的激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)輻射光子能量ee4e10.85 ev(13.6 ev)12.75 ev.知識梳理知識梳理1.氫原子能級圖(如圖2所示)圖22.解釋巴耳末公式按照玻爾理論，從高能級躍遷到低能級時(shí)輻射的光子的能量為h .巴耳末公式中的正整數(shù)n和2正好代表能級躍遷之前和躍遷之后所處的 的量子數(shù)n和2.3.解釋氣體導(dǎo)電發(fā)光通常情況下，原子處于基態(tài)，基態(tài)是最穩(wěn)定的，原子受到電子的撞擊，有可能向上躍

6、遷到 ，處于激發(fā)態(tài)的原子是 的，會自發(fā)地向能量較低的能級躍遷，放出 ，最終回到基態(tài).emen定態(tài)軌道激發(fā)態(tài)不穩(wěn)定光子4.解釋氫原子光譜的不連續(xù)性原子從高能級向低能級躍遷時(shí)放出的光子的能量等于前后 ，由于原子的能級是 的，所以放出的光子的能量也是 的，因此原子的發(fā)射光譜只有一些分立的亮線.5.解釋不同原子具有不同的特征譜線不同的原子具有不同的結(jié)構(gòu)， 各不相同，因此輻射(或吸收)的 也不相同.兩個能級之差分立分立能級光子頻率即學(xué)即用即學(xué)即用判斷下列說法的正誤.(1)玻爾理論能很好地解釋氫原子的巴耳末線系.()(2)處于基態(tài)的原子是不穩(wěn)定的，會自發(fā)地向其他能級躍遷，放出光子.()(3)不同的原子具有

7、相同的能級，原子躍遷時(shí)輻射的光子頻率是相同的.()三、玻爾理論的局限性三、玻爾理論的局限性導(dǎo)學(xué)探究導(dǎo)學(xué)探究玻爾理論的成功之處在哪兒？為什么說它又有局限性？答案答案(1)玻爾理論成功之處在于第一次將量子化的思想引入原子領(lǐng)域，提出了定態(tài)和躍遷的概念，成功解釋了氫原子光譜.(2)它的局限性在于過多的保留了經(jīng)典粒子的觀念.答案知識梳理知識梳理1.成功之處玻爾理論第一次將 引入原子領(lǐng)域，提出了 的概念，成功解釋了光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律.2.局限性保留了的觀念，把電子的運(yùn)動仍然看做經(jīng)典力學(xué)描述下的運(yùn)動.量子觀念定態(tài)和躍遷氫原子經(jīng)典粒子軌道3.電子云原子中的電子沒有確定的坐標(biāo)值，我們只能描述電子在某個位置出現(xiàn)的多少

8、，把電子這種概率分布用疏密不同的點(diǎn)表示時(shí)，這種圖象就像 一樣分布在原子核周圍，故稱.概率云霧電子云即學(xué)即用即學(xué)即用判斷下列說法的正誤.(1)玻爾第一次提出了量子化的觀念.()(2)玻爾的原子理論模型可以很好地解釋氦原子的光譜現(xiàn)象.()(3)電子的實(shí)際運(yùn)動并不是具有確定坐標(biāo)的質(zhì)點(diǎn)的軌道運(yùn)動.()題型探究一、對玻爾原子模型的理解1.軌道量子化(1)軌道半徑只能夠是一些不連續(xù)的、某些分立的數(shù)值.(2)氫原子中電子軌道的最小半徑為r10.053 nm，其余軌道半徑滿足rnn2r1，式中n稱為量子數(shù)，對應(yīng)不同的軌道，只能取正整數(shù).2.能量量子化(1)不同軌道對應(yīng)不同的狀態(tài)，在這些狀態(tài)中，盡管電子做變速運(yùn)

9、動，卻不輻射能量，因此這些狀態(tài)是穩(wěn)定的，原子在不同狀態(tài)有不同的能量，所以原子的能量也是量子化的.例例1(多選)玻爾在他提出的原子模型中所作的假設(shè)有a.原子處在具有一定能量的定態(tài)中，雖然電子做變速運(yùn)動，但不向外輻 射能量b.原子的不同能量狀態(tài)與電子沿不同的圓軌道繞核運(yùn)動相對應(yīng)，而電子 的可能軌道的分布是不連續(xù)的c.電子從一個軌道躍遷到另一個軌道時(shí)，輻射(或吸收)一定頻率的光子d.電子躍遷時(shí)輻射的光子的頻率等于電子繞核做圓周運(yùn)動的頻率答案解析解析解析a、b、c三項(xiàng)都是玻爾提出來的假設(shè)，其核心是原子定態(tài)概念的引入與能級躍遷學(xué)說的提出，也就是“量子化”的概念.原子的不同能量狀態(tài)與電子繞核運(yùn)動時(shí)不同的圓

10、軌道相對應(yīng)，是經(jīng)典理論與量子化概念的結(jié)合.原子輻射的能量與電子在某一可能軌道上繞核的運(yùn)動無關(guān).例例2氫原子的核外電子從距核較近的軌道躍遷到距核較遠(yuǎn)的軌道的過程中a.原子要吸收光子，電子的動能增大，原子的電勢能增大b.原子要放出光子，電子的動能減小，原子的電勢能減小c.原子要吸收光子，電子的動能增大，原子的電勢能減小d.原子要吸收光子，電子的動能減小，原子的電勢能增大答案解析針對訓(xùn)練針對訓(xùn)練1(多選)按照玻爾原子理論，下列表述正確的是a.核外電子運(yùn)動軌道半徑可取任意值b.氫原子中的電子離原子核越遠(yuǎn)，氫原子的能量越大c.電子躍遷時(shí)，輻射或吸收光子的能量由能級的能量差決定，即hem en(mn)d.

11、氫原子從激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷的過程，可能輻射能量，也可能吸收能量解析解析根據(jù)玻爾理論，核外電子運(yùn)動的軌道半徑是確定的值，而不是任意值，a錯誤；氫原子中的電子離原子核越遠(yuǎn)，能級越高，能量越大，b正確；由躍遷規(guī)律可知c正確；氫原子從激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷的過程中，應(yīng)輻射能量，d錯誤.答案解析總結(jié)提升總結(jié)提升例例3(多選)氫原子能級圖如圖3所示，當(dāng)氫原子從n3躍遷到n2的能級時(shí)，輻射光的波長為656 nm.以下判斷正確的是a.氫原子從n2躍遷到n1的能級時(shí)，輻射光的波 長大于656 nmb.用波長為325 nm的光照射，可使氫原子從n1躍 遷到n2的能級c.一群處于n3能級上的氫原子向低能級躍遷時(shí)最多產(chǎn)生3種

12、譜線d.用波長為633 nm的光照射，不能使氫原子從n2躍遷到n3的能級圖3答案解析解析解析能級間躍遷輻射的光子能量等于兩能級間的能級差，能級差越大，輻射的光子頻率越大，波長越小，a錯誤；由emenh可知，b錯誤，d正確；針對訓(xùn)練針對訓(xùn)練2如圖4所示為氫原子的能級圖.用光子能量為13.06 ev的光照射一群處于基態(tài)的氫原子，則可能觀測到氫原子發(fā)射的不同波長的光有a.15種 b.10種c.4種 d.1種圖4答案解析技巧點(diǎn)撥技巧點(diǎn)撥原子躍遷時(shí)需要注意的兩個問題(1)注意一群原子和一個原子：氫原子核外只有一個電子，在某段時(shí)間內(nèi)，由某一軌道躍遷到另一個軌道時(shí)，只能出現(xiàn)所有可能情況中的一種，但是如果有大

13、量的氫原子，這些原子的核外電子躍遷時(shí)就會有各種情況出現(xiàn).(2)注意躍遷與電離：hemen只適用于光子和原子作用使原子在各定態(tài)之間躍遷的情況，對于光子和原子作用使原子電離的情況，則不受此條件的限制.如基態(tài)氫原子的電離能為13.6 ev，只要大于或等于13.6 ev的光子都能被基態(tài)的氫原子吸收而發(fā)生電離，只不過入射光子的能量越大，原子電離后產(chǎn)生的自由電子的動能越大.達(dá)標(biāo)檢測1.根據(jù)玻爾理論，關(guān)于氫原子的能量，下列說法中正確的是a.是一系列不連續(xù)的任意值b.是一系列不連續(xù)的特定值c.可以取任意值d.可以在某一范圍內(nèi)取任意值123答案42.氫原子輻射出一個光子后，根據(jù)玻爾理論，下列判斷正確的是a.電子

14、繞核旋轉(zhuǎn)的軌道半徑增大b.電子的動能減少c.氫原子的電勢能增大d.氫原子的能級減小123答案4解析解析氫原子輻射出光子后，由高能級躍遷到低能級，軌道半徑減小，電子動能增大，此過程中庫侖力做正功，電勢能減小.解析3.(多選)如圖5所示為氫原子的能級圖，a、b、c分別表示電子在三種不同能級躍遷時(shí)放出的光子，則下列判斷中正確的是a.能量和頻率最大、波長最短的是b光子b.能量和頻率最小、波長最長的是c光子c.頻率關(guān)系為bac，所以b的粒子性最強(qiáng)d.波長關(guān)系為bac1234圖5答案解析解析解析從圖中可以看出電子在三種不同能級躍遷時(shí)，能級差由大到小依次是b、a、c，所以b光子的能量和頻率最大，波長最短，能量和頻率最小、波長最長的是c光子，所以頻率關(guān)系是bac，波長關(guān)系是bac，所以b光子的粒子性最強(qiáng)，故選項(xiàng)a、b、c正確，d錯誤.12344.氫原子處于基態(tài)時(shí)，原子能量e113.6 ev，普朗克常量取