2017-2018学年高中物理教科版选修3-5教学案第二章 第4节 玻尔的原子模型　能级含答案

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1、第4节玻尔的原子模型__能级(对应学生用书页码P26)一、波尔的原子结构理论(1)电子围绕原子核运动的轨道不是任意的，而是一系列分立的、特定的轨道，当电子在这些轨道上运动时，原子是稳定的，不向外辐射能量，也不吸收能量，这些状态称为定态。(2)当原子中的电子从一定态跃迁到另一定态时，才发射或吸收一个光子，其光子的能量hν＝En－Em，其中En、Em分别是原子的高能级和低能级。(3)以上两点说明玻尔的原子结构模型主要是指轨道量子化和能量量子化。[特别提醒]　“跃迁”可以理解为电子从一种能量状态到另一种能量状态的瞬间过渡。二、

2、用玻尔的原子结构理论解释氢光谱1．玻尔的氢原子能级公式En＝(n＝1,2,3，…)，其中E1＝－13.6eV，称基态。2．玻尔的氢原子中电子轨道半径公式rn＝n2r1(n＝1,2,3，…)，其中r1＝0.53×10－10m。3．玻尔理论对氢光谱解释按照玻尔理论，从理论上求出里德伯常量RH的值，且与实验符合得很好。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。三、玻尔原子结构理论的意义1．玻尔理论的成功之处第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功地解释了氢原子光谱的实验规律。2．玻尔理论的局限性

3、不能说明谱线的强度和偏振情况；不能解释有两个以上电子的原子的复杂光谱。1．判断：(1)玻尔的原子结构假说认为电子的轨道是量子化的。(　　)(2)电子吸收某种频率条件的光子时会从较低的能量态跃迁到较高的能量态。(　　)(3)电子能吸收任意频率的光子发生跃迁。(　　)(4)玻尔理论只能解释氢光谱的巴尔末系。(　　)10答案：(1)√　(2)√　(3)×　(4)×2．思考：卢瑟福的原子模型与玻尔的原子模型有哪些相同点和不同点？提示：(1)相同点：①原子有带正电的核，原子质量几乎全部集中在核上。②带负电的电子在核外运转。(2)不

4、同点：卢瑟福模型：库仑力提供向心力，r的取值是连续的。玻尔模型：轨道r是分立的、量子化的，原子能量也是量子化的。(对应学生用书页码P26)对玻尔理论的理解1.轨道量子化轨道半径只能够是一些不连续的、某些分立的数值。氢原子各条可能轨道上的半径rn＝n2r1(n＝1,2,3…)其中n是正整数，r1是离核最近的可能轨道的半径，r1＝0.53×10－10m。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半径之间的其他值。这样的轨道形式称为轨道量子化。2．能量量子化(1)电子在可能轨道上运动时，尽管是

5、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。(2)由于原子的可能状态(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，其能级公式En＝E1(n＝1,2,3…)其中E1代表氢原子的基态的能级，即电子在离核最近的可能轨道上运动时原子的能量值，E1＝－13.6eV。n是正整数，称为量子数。量子数n越大，表示能级越高。(3)原子的能量包括：原子的原子核与电子所具有的电势能和电子运动的动能。3．跃迁原子从一种定态

6、(设能量为E2)跃迁到另一种定态(设能量为E1)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量差决定，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。(1)原子吸收光子能量是有条件的，只有等于某两个能级差时才被吸收发生跃迁。10(2)如果入射光的能量E≥13.6eV，原子也能吸收，则原子电离。1．对于基态氢原子，下列说法中正确的是(　　)A．它能吸收10.2eV的光子B．它能吸收11eV的

7、光子C．它能吸收14eV的光子D．它能吸收具有11eV动能的电子的部分动能解析：选ACD　由En＝知，氢原子从基态跃迁到n＝2、3、4、5，ΔE1＝10.2eV，ΔE2＝12.09eV，ΔE3＝12.75eV，ΔE4＝13.06eV，因此，它能吸收10.2eV的光子发生跃迁，A正确；它能吸收14eV的光子使其电离，C正确；电子可以通过碰撞使其部分能量被原子吸收，D正确。氢原子能级图及能级跃迁问题1.能级图(如图241所示)图2412．氢原子能级跃迁规律跃迁是指电子从某一轨道跳到另一轨道，而电子从某一轨道跃迁到另一轨道对应

8、着原子就从一个能量状态(定态)跃迁到另一个能量状态(定态)。3．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。4．实物粒子的碰撞使氢原子发生跃迁实物粒子与