2019届高中物理第十八章原子结构第4节玻尔的原子模型讲义含解析选修

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1、玻尔的原子模型玻尔原子理论的基本假设[探新知·基础练]1．玻尔原子模型(1)原子中的电子在库仑引力的作用下，绕原子核做圆周运动。(2)电子绕核运动的轨道是量子化的。(3)电子在这些轨道上绕核的转动是稳定的，不产生电磁辐射。2．定态当电子在不同轨道上运动时，原子处于不同的状态中，具有不同的能量，即原子的能量是量子化的，这些量子化的能量值叫做能级。原子中这些具有确定能量的稳定状态，称为定态。能量最低的状态叫做基态，其他的能量状态叫做激发态。3．跃迁当电子从能量较高的定态轨道(其能量记为Em)跃迁到能量较低的定态轨道(能量记为En，m>n)时，会放出能量为hν的光子，该光子的能量

2、hν＝Em－En，该式被称为频率条件，又称辐射条件。[辨是非](对的划“√”，错的划“×”)1．氢原子吸收光子可从低能级跃迁到高能级。(√)2．玻尔认为原子的能量是量子化的，不能连续取值。(√)3．电子在不同轨道上运动时，会辐射电磁波。(×)[释疑难·对点练]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，其余可能的轨道半径还有0.212nm、0.477nm…，不可能出现介于这些轨道之间的其他值。(3)轨道半径公式：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)由于

3、轨道的量子化，对应的原子内部能量也是量子化的。(2)电子在不同的轨道上运动时，尽管是变速运动，但它并不释放能量，原子是稳定的，这样的状态也称之为定态。由于原子的不同状态(定态)是不连续的，具有的能量也是不连续的，这样的能量值，称为能级，能量最低的状态称为基态，其他的状态叫做激发态。对氢原子，以无穷远处为势能零点时，基态能量E1＝－13.6eV。(3)能级公式：En＝，式中n称为量子数，对应不同的轨道，n取值不同，基态取n＝1，激发态n＝2,3,4，…；量子数n越大，表示能级越高。3．跃迁原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能

4、量差决定，即高能级Em低能级En。可见，电子如果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“跳跃”到另一个轨道上。玻尔将这种现象叫做电子的跃迁。[特别提醒]　(1)处于基态的原子是稳定的，而处于激发态的原子是不稳定的。(2)原子的能量与电子的轨道半径相对应，轨道半径大，原子的能量大，轨道半径小，原子的能量小。[试身手]1．(多选)关于玻尔的原子模型，下面说法正确的是(　　)A．原子可以处于连续的能量状态中B．原子的能量状态不可能是连续的C．原子的核外电子在轨道上运动时，要向外辐射能量D．原子的核外电子在轨道上运动时，不向外辐射能量解析：选BD

5、　原子的轨道是量子化的，其能量值也是量子化的；原子在某一状态时，电子的轨道是确定的。电子在定态轨道上运动时，不向外辐射能量。故B、D正确。玻尔理论对氢原子光谱的解释[探新知·基础练]1．解释巴耳末公式按照玻尔理论，从高能级跃迁到低能级时辐射的光子的能量为hν＝Em－En；巴耳末公式中的正整数n和2正好代表能级跃迁之前和之后的定态轨道的量子数n和2。并且理论上的计算和实验测量的里德伯常量符合得很好。同样，玻尔理论也很好地解释甚至预言了氢原子的其他谱线系。2．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两能级差，由于原子的能级是分立的，所以放出的光

6、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线。[辨是非](对的划“√”，错的划“×”)1．基态氢原子具有－13.6eV能量，它能吸收能量为14.0eV的光子。(√)2．一群氢原子从n＝4轨道跃迁到n＝1轨道可以辐射8种频率的光子。(×)[释疑难·对点练]1．氢原子能级跃迁的可能情况氢原子核外电子从高能级向低能级跃迁时可能直接跃迁到基态，也可能先跃迁到其他低能级的激发态，然后再到基态，因此处于n能级的电子向低能级跃迁时就有很多可能性，其可能的值为Cn2，即种可能情况。2．使原子发生能级跃迁的两种粒子(1)光子：原子若是吸收光子的能量而被激发，则光子的能量必须等于两

7、能级的能量差，否则不能被吸收；不存在激发到n＝2时能量有余，而激发到n＝3时能量不足，则可激发到n＝2的情况。(2)实物粒子：原子还可以吸收外来实物粒子(例如自由电子)的能量而被激发，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能量大于或等于两能级的能量差值，均可使原子发生能级跃迁。3．原子跃迁时需注意的几个问题(1)注意一群原子和一个原子氢原子核外只有一个电子，在某段时间内，由某一轨道跃迁到另一个轨道时，可能的情况只有一种，但是如果有大量的氢原子，这些原子的核外电子跃迁时就会有各种情况出现。(2