2019-2020学年高中物理 第2章 原子结构 第3节 玻尔的原子模型 第4节 氢原子光谱与能级结构教学案 鲁科版选修3-5.doc

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1、第3节　玻尔的原子模型第4节　氢原子光谱与能级结构　1.了解玻尔理论的主要内容．　2.掌握氢原子能级和轨道半径的规律．(重点＋难点)3．了解氢原子光谱的特点，知道巴尔末公式及里德伯常量．　4.理解玻尔理论对氢光谱规律的解释．(重点＋难点)一、玻尔原子模型卢瑟福的原子核式结构模型能够很好的解释α粒子与金箔中原子碰撞所得到的信息，但不能解释原子光谱是特征光谱和原子的稳定性．玻尔理论的内容基本假设内容定态假设原子只能处于一系列能量不连续的状态中，在这些状态中，原子是稳定的，电子虽然做加速运动，但并不向外辐射能量，这些状态叫

2、做定态．电子绕原子核做圆周运动，只能处在一些分立的轨道上，它只能在这些轨道上绕核转动而不产生电磁辐射跃迁假设原子从一种定态跃迁到另一定态时，吸收(或辐射)一定频率的光子能量hν，假如，原子从定态E2跃迁到定态E1，辐射的光子能量为hν＝E2－E1轨道假设原子的不同能量状态对应于电子的不同运行轨道．原子的能量状态是不连续的，电子不能在任意半径的轨道上运行，只有轨道半径r跟电子动量mev的乘积满足下式mevr＝n(n＝1，2，3，…)这些轨道才是可能的．n是正整数，称为量子数1．(1)玻尔的原子结构假说认为电子的轨道是量

3、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．(　　)提示：(1)√　(2)√　(3)×二、氢原子的能级结构17能级：在玻尔的原子理论中，原子只能处于一系列不连续的能量状态，在每个状态中，原子的能量值都是确定的，各个不连续能量值叫做能级．氢原子能级结构图根据玻尔理论，氢原子在不同能级上的能量和相应的电子轨道半径为En＝(n＝1，2，3，…)rn＝n2r1(n＝1，2，3，…)式中，E1≈－13.6__eV，r1＝0.53×10－1

4、0__m．根据以上结果，把氢原子所有可能的能量值画在一张图上，就得到了氢原子的能级结构图(如图所示)．n＝∞————————E∞＝0　　　　　　　　　⋮n＝5————————E5＝－0.54eVn＝4————————E4＝－0.85eVn＝3————————E3＝－1.51eVn＝2————————E2＝－3.4eVn＝1————————E1＝－13.6eV玻尔理论对氢原子光谱特征的解释(1)在正常或稳定状态时，原子尽可能处于最低能级，电子受核的作用力最大而处于离核最近的轨道，这时原子的状态叫做基态．(2)电子吸收能

5、量后，从基态跃迁到较高的能级，这时原子的状态叫做激发态．(3)当电子从高能级跃迁到低能级时，原子会辐射能量；当电子从低能级跃迁到高能级时，原子要吸收能量．因为电子的能级是不连续的，所以原子在跃迁时吸收或辐射的能量都不是任意的．这个能量等于电子跃迁时始末两个能级间的能量差．能量差值不同，发射的光频率也不同，我们就能观察到不同颜色的光．1．只要原子吸收能量就能发生跃迁吗？提示：原子在跃迁时吸收或辐射的能量都不是任意的，只有这个能量等于电子跃迁时始末两个能级的能量差，才会发生跃迁．三、氢原子光谱17氢原子光谱的特点(1)从

6、红外区到紫外区呈现多条具有确定波长(或频率)的谱线；(2)从长波到短波，Hα～Hδ等谱线间的距离越来越小，表现出明显的规律性．巴尔末公式：＝R(n＝3，4，5…)其中R叫做里德伯常量，其值为R＝1.09677581×107m－1.红外区和紫外区：其谱线也都遵循与巴尔末公式类似的关系式．2．(1)光是由原子核内部的电子运动产生的，光谱研究是探索原子核内部结构的一条重要途径．(　　)(2)稀薄气体的分子在强电场的作用下会变成导体并发光．(　　)(3)巴耳末公式中的n既可以取整数也可以取小数．(　　)提示：(1)×　(2)

7、√　(3)×四、玻尔理论对氢光谱的解释理论推导：由玻尔理论可知，当激发到高能级E2的电子跃迁到低能级E1时，就会释放出能量．根据En＝eV(n＝1，2，3，…)得E2＝eV，E1＝eV再根据hν＝E2－E1，得ν＝此式在形式上与氢原子光谱规律的波长公式一致，当n1＝2，n2＝3，4，5，6，…时就是巴尔末公式．巴尔末系：氢原子从相应的能级跃迁到n＝2的能级得到的线系．2．玻尔理论是量子化的理论吗？提示：不是，玻尔理论的电子轨道是量子化的，并根据量子化能量计算光的发射和吸收频率，这是量子论的方法；而电子轨道的半径是用经

8、典电磁理论推导的，所以玻尔理论是半经典的量子论．17　对玻尔原子模型的理解轨道量子化：轨道半径只能够是一些不连续的、某些分立的数值．模型中保留了卢瑟福的核式结构，但他认为核外电子的轨道是不连续的，它们只能在某些可能的、分立的轨道上运动，而不是像行星或卫星那样，能量大小可以是任意的量值．例如，氢原子的电子最小轨道半径为r1＝0.053nm，其余可