2013人教版物理选修3-5课件第18章第四节

1、第四节玻尔的原子模型第四节玻尔的原子模型课前自主学案课前自主学案核心要点突破核心要点突破课堂互动讲练课堂互动讲练课标定位课标定位知能优化训练知能优化训练第四节第四节课标定位课标定位学习目标：学习目标：1.知道玻尔原子理论的基本假设知道玻尔原子理论的基本假设2知道能级、能级跃迁，会计算原子能级跃知道能级、能级跃迁，会计算原子能级跃迁时辐射或吸收光子的能量迁时辐射或吸收光子的能量3知道玻尔对氢光谱的解释以及玻尔理论的知道玻尔对氢光谱的解释以及玻尔理论的局限性局限性重点难点：重点难点：1.玻尔原子理论的基本假设玻尔原子理论的基本假设2会计算原子能级跃迁时辐射或吸收光子的会计算原子能级跃迁时辐射或吸收

2、光子的能量能量课前自主学案课前自主学案一、玻尔原子理论的基本假设一、玻尔原子理论的基本假设1轨道量子化轨道量子化围绕原子核运动的电子轨道半径只能是某些围绕原子核运动的电子轨道半径只能是某些_、_数值，这种现象叫做轨数值，这种现象叫做轨道量子化道量子化2能量量子化能量量子化(1)定态：电子在不同的轨道对应不同的定态：电子在不同的轨道对应不同的_，在这些状态中尽管电子在做变速运动，却不向外在这些状态中尽管电子在做变速运动，却不向外_，在这些状态中原子是，在这些状态中原子是_不连续不连续分立的分立的状态状态辐射能量辐射能量定态定态(2)能量量子化：电子在不同轨道对应不同的状能量量子化：电子在不同轨道

3、对应不同的状态，原子在不同的状态中具有不同的态，原子在不同的状态中具有不同的_，因轨道是量子化的，所以原子的能量也是因轨道是量子化的，所以原子的能量也是_，_实验充实验充分说明了这一点分说明了这一点(3)能级：把量子化的能级：把量子化的_称为能级，其称为能级，其中能量最低的状态叫做基态，其他的状态叫做中能量最低的状态叫做基态，其他的状态叫做_处于处于_的原子最稳定的原子最稳定能量能量量子化的量子化的弗兰克弗兰克赫兹赫兹能量值能量值激发态激发态基态基态3跃迁条件跃迁条件(1)跃迁：当电子由能量较高跃迁：当电子由能量较高(较低较低)的定态轨道的定态轨道跳到能量较低跳到能量较低(较高较高)的定态轨道

4、的过程的定态轨道的过程(2)电磁辐射：当电子在不同的定态轨道间跃迁电磁辐射：当电子在不同的定态轨道间跃迁时就会放出或吸收一定频率的时就会放出或吸收一定频率的_，光子，光子的能量值为：的能量值为：h_ (其中其中h是普是普朗克常量，朗克常量，是光子的频率，是光子的频率，Em是高能级能量，是高能级能量，En是低能级能量是低能级能量)光子光子EmEn4几个基本概念几个基本概念(1)量子数：现代物理学认为原子的可能状态是量子数：现代物理学认为原子的可能状态是_，各状态的标号，各状态的标号1,2,3,4，叫，叫做做_，一般用，一般用n表示表示(2)基态：原子能量基态：原子能量_的状态的状态(3)激发态：

5、原子能量较激发态：原子能量较_的状态的状态(相对于相对于基态基态)(4)电离：原子丢失电离：原子丢失_的过程的过程量子化的量子化的量子数量子数最低最低高高电子电子二、玻尔理论对氢光谱的解释二、玻尔理论对氢光谱的解释原子从较高的能态向低能态跃迁时，放出光原子从较高的能态向低能态跃迁时，放出光子的能量等于前后两个能级之差，由于原子的子的能量等于前后两个能级之差，由于原子的能级是分立的，所以放出的光子的能量也是分能级是分立的，所以放出的光子的能量也是分立的，因此原子的发射光谱只有一些分立的亮立的，因此原子的发射光谱只有一些分立的亮线线三、玻尔模型的局限性三、玻尔模型的局限性1玻尔理论的成功之处玻尔理

6、论的成功之处玻尔理论第一次将玻尔理论第一次将_观念引入原子领观念引入原子领域域提出了定态和提出了定态和_的概念，成功解释了氢的概念，成功解释了氢原子光谱的实验规律原子光谱的实验规律2玻尔理论的局限性玻尔理论的局限性过多地保留了经典理论，即保留经典粒子的观过多地保留了经典理论，即保留经典粒子的观念，把电子的运动看做经典力学描述下的轨道念，把电子的运动看做经典力学描述下的轨道运动运动量子量子跃迁跃迁3电子云电子云原子中的电子没有确定的原子中的电子没有确定的_值，我值，我们只能描述电子在某个位置出现们只能描述电子在某个位置出现_的多少，把电子这种概率分布用疏密不同的的多少，把电子这种概率分布用疏密不

7、同的点表示时，这种图像就像云雾一样分布在原点表示时，这种图像就像云雾一样分布在原子核周围，故称电子云子核周围，故称电子云坐标坐标概率概率核心要点突破核心要点突破一、玻尔氢原子理论一、玻尔氢原子理论1轨道量子化：围绕原子核运动的电子轨轨道量子化：围绕原子核运动的电子轨道半径不是连续的，而是分立的，这种轨道道半径不是连续的，而是分立的，这种轨道的不连续现象叫轨道量子化电子的可能轨的不连续现象叫轨道量子化电子的可能轨道半径道半径rnn2r1，其中，其中n叫量子数，对于氢原叫量子数，对于氢原子子r10.531010m.2定态及能量量子化：电子在不同的轨道绕定态及能量量子化：电子在不同的轨道绕核运动，对

8、应着原子不同的状态，在这些状态核运动，对应着原子不同的状态，在这些状态中原子是稳定的电子虽然绕核旋转，但并不中原子是稳定的电子虽然绕核旋转，但并不向外辐射能量，这些状态叫定态原子在不同向外辐射能量，这些状态叫定态原子在不同的状态中具有不同的能量，因此原子的能量也的状态中具有不同的能量，因此原子的能量也是量子化的是量子化的3原子的跃迁：原子从一种定态原子的跃迁：原子从一种定态(能量为能量为Em)跃迁到另一定态跃迁到另一定态(能量为能量为En)时，它辐射或吸收时，它辐射或吸收一定频率的光子，从高能级向低能级跃迁辐射一定频率的光子，从高能级向低能级跃迁辐射光子，反之吸收光子光子的能量由这两个定光子，

9、反之吸收光子光子的能量由这两个定态的能量差决定，即态的能量差决定，即hEmEn.可见，电子可见，电子从一个轨道到另一个轨道，不是以螺旋线的形从一个轨道到另一个轨道，不是以螺旋线的形式改变半径大小的，而是从一个轨道上式改变半径大小的，而是从一个轨道上“跳跃跳跃”到另一个轨道上，玻尔将这种现象称为跃迁到另一个轨道上，玻尔将这种现象称为跃迁即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)1玻尔在他提出的原子模型中所做的假设有玻尔在他提出的原子模型中所做的假设有()A原子处在具有一定能量的定态中，虽然电子做原子处在具有一定能量的定态中，虽然电子做加速运动，但不向外辐射能量加速运动，但不向外辐射

10、能量B原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道绕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核运动相对应，而电子的可能轨道的分布是不连续的的C电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时，辐射电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时，辐射(或或吸收吸收)一定频率的光子一定频率的光子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圆周运动的频率解析：解析：选选ABC.A、B、C三项都是玻尔提出来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级的假设，其核心是原子定态概念的引入与能级跃迁学说的提出，也就是跃迁学说的提出，也

11、就是“量子化量子化”概念，原概念，原子的不同能量状态与电子绕核运动的不同圆轨子的不同能量状态与电子绕核运动的不同圆轨道相对应，是经典理论与量子化概念的结合道相对应，是经典理论与量子化概念的结合二、氢原子的能级及能级图二、氢原子的能级及能级图1能级：对氢原子而言，核外的一个电子绕核能级：对氢原子而言，核外的一个电子绕核运行时，若半径不同，则对应着的原子能量也运行时，若半径不同，则对应着的原子能量也不同，若使原子电离，外界必须对原子做功，不同，若使原子电离，外界必须对原子做功，使电子摆脱它与原子核之间库仑力的束缚，所使电子摆脱它与原子核之间库仑力的束缚，所以原子电离后的能量比原子其他状态的能量都以

12、原子电离后的能量比原子其他状态的能量都高我们把原子电离后的能量记为高我们把原子电离后的能量记为0，即选取电，即选取电子离核无穷远处时氢原子的能量为零，则其他子离核无穷远处时氢原子的能量为零，则其他状态下的能量值均为负值状态下的能量值均为负值2能级图：氢原子的能级图如图能级图：氢原子的能级图如图1841所所示示图图1841即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)2(2011年江苏南京六中高二期末年江苏南京六中高二期末)如图如图1842为氢原子的能级图，为氢原子的能级图，A、B、C分别表示原子在分别表示原子在三种不同能级跃迁时放出的光子，其中三种不同能级跃迁时放出的光子，其中()A

13、频率最大的是频率最大的是BB波长最长的是波长最长的是CC频率最大的是频率最大的是AD波长最长的是波长最长的是B答案：答案：AB图图18422由低能级向高能级跃迁由低能级向高能级跃迁(1)原子吸收光子引起的跃迁原子吸收光子引起的跃迁原子吸收光子后会从较低能级向高能级跃迁而被原子吸收光子后会从较低能级向高能级跃迁而被激发，光子的能量必须等于两能级的能量差，否激发，光子的能量必须等于两能级的能量差，否则光子将不被吸收但当处于则光子将不被吸收但当处于n能级的电子电离能级的电子电离时，只要光子的能量时，只要光子的能量h|En|就可被吸收，只不就可被吸收，只不过入射光子的能量越大，产生的自由电子的动能过入

14、射光子的能量越大，产生的自由电子的动能越大越大(2)实物粒子和原子作用而使原子激发的情况实物粒子和原子作用而使原子激发的情况当实物粒子和原子相碰时，由于实物粒子的动能可当实物粒子和原子相碰时，由于实物粒子的动能可全部或部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的动全部或部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的动能大于或等于原子某两定态能量之差，就可使原子能大于或等于原子某两定态能量之差，就可使原子受激发而向较高能级跃迁受激发而向较高能级跃迁3能级跃迁时的能量变化能级跃迁时的能量变化当轨道半径减小时，库仑引力做正功，原子的电势当轨道半径减小时，库仑引力做正功，原子的电势能减小，电子动能增大，原子能量减小反之

15、，轨能减小，电子动能增大，原子能量减小反之，轨道半径增大时，原子电势能增大，电子动能减小，道半径增大时，原子电势能增大，电子动能减小，原子能量增大原子能量增大即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)3(原创题原创题)如图如图1843画出了氢原子的四画出了氢原子的四个能级，用下列几种能量的光子或电子作用于个能级，用下列几种能量的光子或电子作用于基态的氢原子，能使氢原子发生跃迁或电离的基态的氢原子，能使氢原子发生跃迁或电离的是是()A用用11 eV的光子照射的光子照射B用用14 eV的光子照射的光子照射C用用11 eV的电子碰撞的电子碰撞D用用14 eV的电子碰撞的电子碰撞图图18

16、43解析：解析：选选BCD.氢原子中能级差没有为氢原子中能级差没有为11 eV的，的，故故11 eV的光子不能被氢原子吸收，又的光子不能被氢原子吸收，又11 eV13.6 eV，所以也不能使氢原子电离，所以也不能使氢原子电离.14 eV的的光子和电子都能使氢原子电离光子和电子都能使氢原子电离.11 eV的电子能使氢的电子能使氢原子从原子从n1跃迁到跃迁到n2的能级，故选的能级，故选B、C、D.课堂互动讲练课堂互动讲练氢原子的能级跃迁氢原子的能级跃迁如图如图1844所示为氢原子最低的四个能所示为氢原子最低的四个能级，当氢原子在这些能级间跃迁时：级，当氢原子在这些能级间跃迁时：图图1844(1)有

17、可能放出有可能放出_种能量的光子种能量的光子(2)在哪两个能级间跃迁时，所放出光子波长最在哪两个能级间跃迁时，所放出光子波长最长？波长是多少？长？波长是多少？【答案答案】(1)6(2)见精讲精析见精讲精析变式训练变式训练1如图如图1845所示为氢原子的能所示为氢原子的能级图用光子能量为级图用光子能量为13.06 eV的光照射一群处的光照射一群处于基态的氢原子，则可能观测到氢原子发射的于基态的氢原子，则可能观测到氢原子发射的不同波长的光有不同波长的光有()A15种种 B10种种C4种种 D1种种图图1845氢原子在基态时轨道半径氢原子在基态时轨道半径r10.531010m，能量，能量E113.6

18、 eV.电子的质量电子的质量m9.11031kg，电荷量，电荷量e1.61019C.求氢原子求氢原子处于基态时：处于基态时：(1)电子的动能；电子的动能；(2)原子的电势能原子的电势能玻尔原子结构假说与力学综合玻尔原子结构假说与力学综合【思路点拨思路点拨】电子绕核转动的动能可根据库电子绕核转动的动能可根据库仑力充当向心力求出，电子在某轨道上的动能仑力充当向心力求出，电子在某轨道上的动能与电势能之和，为原子在该定态的能量与电势能之和，为原子在该定态的能量En，即，即EnEknEpn，由此可求得原子的电势能，由此可求得原子的电势能【答案答案】(1)13.6 eV(2)27.2 eV【思维总结思维总结】求解此类题目应注意把握两点：求解此类题目应注意把握两点：(1)电子在某一轨道上绕核运动时，电子与原子核电子在某一轨道上绕核运动时，电子与原子核之间的库仑引力提供向心力之间的库仑引力提供向心力(2)氢原子的能量氢原子的能量EnEknEpn.变式训练变式训练2氢原子的核外电子由一个轨道跃迁氢原子的核外电子由一个轨道跃迁到另一轨道时，可能发生的