人教版(新教材)高中物理選擇性必修3學(xué)案2：4 4 第2課時(shí) 玻爾理論對(duì)氫光譜的解釋 氫原子能級(jí)躍遷

人教版(新教材)高中物理選擇性必修第三冊(cè)PAGEPAGE14.4第2課時(shí)玻爾理論對(duì)氫光譜的解釋氫原子能級(jí)躍遷〖素養(yǎng)目標(biāo)〗2.了解能級(jí)、能級(jí)躍遷、能量量子化以及基態(tài)、激發(fā)態(tài)等概念．3.掌握用玻爾原子理論簡(jiǎn)單解釋氫原子模型．〖知識(shí)梳理〗知識(shí)點(diǎn)一、玻爾理論對(duì)氫光譜的解釋(1)解釋巴耳末公式①按照玻爾理論，從高能級(jí)躍遷到低能級(jí)時(shí)輻射的光子的能量為hν＝Em－En.②巴耳末公式中的正整數(shù)n和2正好代表能級(jí)躍遷之前和之后所處的定態(tài)軌道的量子數(shù)n和2.并且理論上的計(jì)算和實(shí)驗(yàn)測(cè)量的里德伯常量符合得很好．(2)解釋氫原子光譜的不連續(xù)性原子從較高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)放出光子的能量等于前后兩個(gè)能級(jí)差，由于原子的能級(jí)是分立的，所以放出的光子的能量也是分立的，因此原子的發(fā)射光譜只有一些分立的亮線．知識(shí)點(diǎn)二、玻爾理論的局限性(1)成功之處玻爾理論第一次將量子觀念引入原子領(lǐng)域，提出了定態(tài)和躍遷的概念，成功解釋了氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律．(2)局限性保留了經(jīng)典粒子的觀念，把電子的運(yùn)動(dòng)仍然看做經(jīng)典力學(xué)描述下的軌道運(yùn)動(dòng)．(3)電子云原子中的電子沒(méi)有確定的坐標(biāo)值，我們只能描述電子在某個(gè)位置出現(xiàn)概率的多少，把電子這種概率分布用疏密不同的點(diǎn)表示時(shí)，這種圖象就像云霧一樣分布在原子核周圍，故稱電子云．〖典例精析〗例1.圖中所示為氫原子的能級(jí)示意圖，關(guān)于氫原子躍遷，下列說(shuō)法正確的是()A．一群處于n＝5激發(fā)態(tài)的氫原子，向低能級(jí)躍遷時(shí)可以發(fā)出10種不同頻率的光B．一個(gè)處于n＝4激發(fā)態(tài)的氫原子，向低能級(jí)躍遷時(shí)可以發(fā)出6種不同頻率的光C．用12eV的光子照射處于基態(tài)的氫原子時(shí)，電子可以躍遷到n＝2能級(jí)D．氫原子中的電子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)動(dòng)能增大，氫原子的電勢(shì)能增大例2．光子能量為ε的一束光照射容器中的氫（設(shè)氫原子處于n=3的能級(jí)），氫原子吸收光子后，能發(fā)出頻率為v1、v2、…、v6的六種光譜線，且v1＜v2＜…＜v6，則ε等于（）A．hv1 B．hv6C．h（v5－v1） D．h（v1+v2+…+v6）〖素養(yǎng)作業(yè)〗1．一群處于n=3能級(jí)上的氫原子向低能級(jí)躍遷，最多能夠產(chǎn)生譜線的條數(shù)是（）A．1 B．2 C．3 D．42．根據(jù)玻爾理論，氫原子的電子由外層軌道躍遷到內(nèi)層軌道時(shí)（）A．要放出光子，氫原子的能量減小，電子的動(dòng)能增大B．要吸收光子，氫原子的能量增加，電子的動(dòng)能增大C．要放出光子，氫原子的能量減小，電子的動(dòng)能減小D．要吸收光子，氫原子的能量增加，電子的動(dòng)能減小3．原子由一個(gè)能量態(tài)變?yōu)榱硪粋€(gè)能量態(tài)的過(guò)程稱為躍遷。原子的躍遷伴隨著能量的變化。一個(gè)氫原子從能級(jí)躍遷到能級(jí)的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是（）A．該氫原子吸收光子，能量增加，電子的動(dòng)能減少，電勢(shì)能增加B．該氫原子吸收光子，能量減少，電子的動(dòng)能減少，電勢(shì)能減少C．該氫原子放出光子，能量增加，電子的動(dòng)能增加，電勢(shì)能增加D．該氫原子放出光子，能量減少，電子的動(dòng)能增加，電勢(shì)能減少4．如圖所示，大量處于n=3能級(jí)的氫原子向基態(tài)躍遷的過(guò)程中能向外輻射出不同頻率光的種數(shù)為（）A．3種 B．4種 C．5種 D．6種5．如圖為玻爾為了解釋氫原子光譜而畫(huà)出的氫原子能級(jí)示意圖，一群氫原子處于的激發(fā)態(tài)，當(dāng)它們自發(fā)地躍遷到較低能級(jí)時(shí)，以下說(shuō)法符合玻爾理論的有（）A．最多只能輻射出6種頻率的光子B．可輻射出能量為的光子C．氫原子躍遷時(shí)，可發(fā)出連續(xù)不斷的光譜線D．在輻射出的光子中，從n=4躍遷到n=1輻射的光子能量最小

▁▃▅▇█參*考*答*案█▇▅▃▁例1.〖解析〗A對(duì)：一群處于n＝5激發(fā)態(tài)的氫原子，向低能級(jí)躍遷時(shí)，最多發(fā)出Ceq\o\al(2,5)＝10種不同頻率的光子．B錯(cuò)：一個(gè)處于n＝4激發(fā)態(tài)的氫原子，向低能級(jí)躍遷時(shí)，最多可以發(fā)出3種不同頻率的光子．C錯(cuò)：用12eV的光子照射處于基態(tài)的氫原子時(shí)，該光子能量不能被吸收而使電子發(fā)生躍遷．D錯(cuò)：氫原子中的電子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)，原子能量減小，根據(jù)keq\f(e2,r2)＝meq\f(v2,r)得，電子動(dòng)能增大，則氫原子的電勢(shì)能減?。即鸢浮紸例2.〖答案〗A〖解析〗對(duì)于量子數(shù)n=4的一群氫原子，當(dāng)它們向較低的激發(fā)態(tài)成基態(tài)躍遷時(shí)，可能產(chǎn)生的譜線條數(shù)為，由此可判定氫原子吸收光子后的能量的能級(jí)是n=4，且從n=4到n=3放出的光子能量最小，頻率最低即為v1，因此，處于n=3能極的氫原子吸收頻率為v1的光子（能量ε=hv1），從n=3能級(jí)躍遷到n=4能級(jí)后，方可發(fā)出6種頻率的光譜線．A.hv1與計(jì)算結(jié)果ε=hv1相符，故A符合題意；B.hv6與計(jì)算結(jié)果ε=hv1不相符，故B不符合題意；C.h（v5－v1）與計(jì)算結(jié)果ε=hv1不相符，故C不符合題意；D.h（v1+v2+…+v6）與計(jì)算結(jié)果ε=hv1不相符，故D不符合題意；〖素養(yǎng)作業(yè)〗1.〖答案〗C〖解析〗可以從n=3能級(jí)躍遷到n=2能級(jí)，然后再?gòu)膎=2能級(jí)躍遷到n=1能級(jí)，也可以從n=3能級(jí)直接躍遷到n=1能級(jí)，因此最多能夠產(chǎn)生3條譜線。故選C。2.〖答案〗A〖解析〗根據(jù)玻爾理論，氫原子的電子由外層軌道躍遷到內(nèi)層軌道時(shí)，放出光子，氫原子的能量減小，電子的動(dòng)能增大，電勢(shì)能減小。故選A。3.〖答案〗A〖解析〗一個(gè)氫原子從n=2能級(jí)躍遷到n=5能級(jí)，該氫原子吸收光子，能量增加，軌道半徑變大，庫(kù)侖力做負(fù)功，電勢(shì)能增加，動(dòng)能減小。故選A。4.〖答案〗A〖解析〗處于n=3激發(fā)態(tài)的氫原子并不穩(wěn)定，能夠自發(fā)向低能級(jí)躍遷并發(fā)射光子，其發(fā)射光子的種類解得故A正確，BCD錯(cuò)誤。故選A。5.〖答案〗A〖解析〗A．一群氫原子處于的激發(fā)態(tài)自發(fā)地躍遷到較低能級(jí)時(shí)，最多只能輻射出光子的種類有種選項(xiàng)A正確；B．處于