高中物理 第2章 原子结构 第3讲 玻尔的原子模型课件 鲁科版选修35.ppt

第2章 原子结构 第3讲玻尔的原子模型 目标定位1 知道玻尔原子理论基本假设的主要内容 2 了解能级 跃迁 能量量子化以及基态 激发态等概念 3 能用玻尔原子理论简单解释氢原子发光问题 预习导学梳理 识记 点拨 一 玻尔的原子模型1 定态原子只能处于一系列的能量状态中 在这些状态中 原子是的 电子虽然做加速运动 但并不向外辐射能量 这些状态叫 2 跃迁假设原子从一种定态到另一定态时 它辐射 或吸收 一定频率的光子 即h 不连续 稳定 定态 跃迁 e2 e1 不连续 不连续 量子数 想一想氢原子从高能级向低能级跃迁时 是不是氢原子所处的能级越高 释放的光子能量越大 答案不一定 氢原子从高能级向低能级跃迁时 所释放的光子的能量一定等于能级差 氢原子所处的能级越高 跃迁时能级差不一定越大 释放的光子能量不一定越大 2 氢原子能级图如图1所示 图1 3 解释氢原子光谱的不连续性原子从较高能级向低能级跃迁时放出光子的能量等于前后 由于原子的能级是的 所以放出的光子的能量也是的 因此原子的发射的光频率也不同 两能级差 不连续 不连续 课堂讲义理解 深化 探究 一 对玻尔理论的理解1 轨道量子化 1 轨道半径只能够是一些不连续的 某些分立的数值 2 氢原子的电子最小轨道半径为r1 0 053nm 0 53 10 10m 其余轨道半径满足rn n2r1 式中n称为量子数 对应不同的轨道 只能取正整数 2 能量量子化 1 不同轨道对应不同的状态 在这些状态中 尽管电子做变速运动 却不辐射能量 因此这些状态是稳定的 原子在不同状态有不同的能量 所以原子的能量也是量子化的 2 基态 原子最低的能量状态称为基态 对应的电子在离核最近的轨道上运动 氢原子基态能量e1 13 6ev 3 激发态 除基态之外的其他能量状态称为激发态 对应的电子在离核较远的轨道上运动 例1按照玻尔原子理论 下列表述正确的是 a 核外电子运动轨道半径可取任意值b 氢原子中的电子离原子核越远 氢原子的能量越大c 电子跃迁时 辐射或吸收光子的能量由能级的能量差决定 即h em en d 氢原子从激发态向基态跃迁的过程 可能辐射能量 也可能吸收能量 解析根据玻尔理论 核外电子运动的轨道半径是确定的值 而不是任意值 a错误 氢原子中的电子离原子核越远 能级越高 能量越大 b正确 由跃迁规律可知c正确 氢原子从激发态向基态跃迁的过程中 应辐射能量 d错误 答案bc 例2氢原子的核外电子从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道的过程中 a 原子要吸收光子 电子的动能增大 原子的电势能增大b 原子要放出光子 电子的动能减小 原子的电势能减小c 原子要吸收光子 电子的动能增大 原子的电势能减小d 原子要吸收光子 电子的动能减小 原子的电势能增大 解析根据玻尔理论 氢原子核外电子在离核较远的轨道上运动能量较大 必须吸收一定能量的光子后 电子才能从离核较近的轨道跃迁到离核较远的轨道 故b错 由r变大时 库仑力对核外电子做负功 因此电势能增大 从而判断d正确 答案d 借题发挥当氢原子从低能量态en向高能量态em n m 跃迁时 r增大 ek减小 ep增大 或r增大时 库仑力做负功 电势能ep增大 e增大 故需吸收光子能量 所吸收的光子能量h em en 二 原子能级和能级跃迁的理解1 氢原子能级图如图2所示 图2 3 原子从低能级向高能级跃迁 只能吸收一定能量的光子 即当一个光子的能量满足h e末 e初时 才可能被某一个原子吸收 而当光子能量h 大于或小于e末 e初时都不能被原子吸收 原子从高能级向低能级跃迁 以光子的形式向外辐射能量 所辐射的光子能量恰等于发生跃迁时的两能级间的能量差 例3如图3所示 氢原子从n 2的某一能级跃迁到n 2的能级 辐射出能量为2 55ev的光子 问最少要给基态的氢原子提供多少电子伏特的能量 才能使它辐射上述能量的光子 请在图中画出获得该能量后的氢原子可能的辐射跃迁图 图3 解析氢原子从n 2的某一能级跃迁到n 2的能级 满足 h en e2 2 55even h e2 0 85ev所以n 4基态氢原子要跃迁到n 4的能级 应提供的能量为 e e4 e1 12 75ev 跃迁图如图所示 答案12 75ev跃迁图见解析图 借题发挥 1 如果是一个氢原子 从某一激发态向基态跃迁时 可能发出的不同频率的光子数为n 1 2 如果是一群氢原子 从某一激发态向基态跃迁时 发出不同频率的光子数为 n 针对训练如图4所示 1 2 3 4为玻尔理论中氢原子最低的四个能级 处在n 4能级的一群氢原子向低能级跃迁时 能发出若干种频率不同的光子 在这些光子中 波长最长的是 图4 a n 4跃迁到n 1时辐射的光子b n 4跃迁到n 3时辐射的光子c n 2跃迁到n 1时辐射的光子d n 3跃迁到n 2时辐射的光子解析根据玻尔理论 em en h h 能级差越小 发射光子的 越小 越长 故b对 答案b 对点练习巩固 应用 反馈 对玻尔理论的理解1 玻尔在他提出的原子模型中所作的假设有 a 原子处在具有一定能量的定态中 虽然电子做加速运动 但不向外辐射能量b 原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道绕核运动相对应 而电子的可能轨道的分布是不连续的c 电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时 辐射 或吸收 一定频率的光子d 电子跃迁时辐射的光子的频率等于电子绕核做圆周运动的频率 解析a b c三项都是玻尔提出来的假设 其核心是原子定态概念的引入与能量跃迁学说的提出 也就是 量子化 的概念 原子的不同能量状态与电子绕核运动时不同的圆轨道相对应 是经典理论与量子化概念的结合 原子辐射的能量与电子在某一可能轨道上绕核的运动无关 答案abc 解析这里是取电子自由态作为能量零点 所以电子处在各个定态中能量均是负值 en表示核外电子动能和电子与核之间的静电势能的总和 所以选项a b对 c错 因为能量是负值 所以n越大 en越大 d错 答案ab 氢原子能级及跃迁3 氢原子能级如图5所示 当氢原子从n 3跃迁到n 2的能级时 辐射光的波长为656nm 以下判断正确的是 a 氢原子从n 2跃迁到n 1的能级时 辐射光的波长大于656nmb 用波长为325nm的光照射 可使氢原子从n 1跃迁到n 2的能级 图5 c 一群处于n 3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线d 用波长为633nm的光照射 不能使氢原子从n 2跃迁到n 3的能级 同理从n 1跃迁到n 2的能级需要的光子能量大约为从n 3跃迁到n 2的能量差的五倍左右 对应光子波长应为从n 3跃迁到n 2的能级辐射光波长