高二物理人教版选修35玻尔的原子模型.docx

玻尔的原子模型重/难点重点：玻尔原子理论的基本假设。难点：玻尔理论对氢光谱的解释。重/难点分析重点分析：玻尔原子理论的基本假设包括能级（定态）假设、跃迁假设、轨道量子化假设。难点分析：原子从基态向激发态跃迁的过程是吸收能量的过程。原子从较高的激发态向较低的激发态或基态跃迁的过程是辐射能量的过程这个能量以光子的形式辐射出去吸收或辐射的能量恰等于发生跃迁的两能级之差。突破策略1．玻尔的原子理论（1）能级（定态）假设：原子只能处于一系列不连续的能量状态中在这些状态中原子是稳定的电子虽然绕核运动但并不向外辐射能量。这些状态叫定态。（本假设是针对原子稳定性提出的）（2）跃迁假设：原子从一种定态（设能量为）跃迁到另一种定态（设能量为）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即（h为普朗克常量）（本假设针对线状谱提出）（3）轨道量子化假设：原子的不同能量状态跟电子沿不同的圆形轨道绕核运动相对应。原子的定态是不连续的因此电子的可能轨道的分布也是不连续的。（针对原子核式模型提出是能级假设的补充）2.玻尔根据经典电磁理论和牛顿力学计算出氢原子的电子的各条可能轨道半径和电子在各条轨道上运动时的能量（包括动能和势能）公式：轨道半径：n=123……能量：n=123……式中、、分别代表第一条（即离核最近的）可能轨道的半径和电子在这条轨道上运动时的能量、分别代表第n条可能轨道的半径和电子在第n条轨道上运动时的能量n是正整数叫量子数。3．氢原子的能级图从玻尔的基本假设出发运用经典电磁学和经典力学的理论可以计算氢原子中电子的可能轨道半径和相应的能量。（1）氢原子的大小：氢原子的电子的各条可能轨道的半径代表第一条（离核最近的一条）可能轨道的半径例：n=2。（2）氢原子的能级：①原子在各个定态时的能量值称为原子的能级。它对应电子在各条可能轨道上运动时的能量（包括动能和势能）n=123······代表电子在第一条可能轨道上运动时的能量=-13.6eV注意：计算能量时取离核无限远处的电势能为零电子带负电在正电荷的场中为负值电子的动能为电势能绝对值的一半总能量为负值。氢原子的能级图如图所示。例1.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级跃迁学说的提出也就是“量子化”概念原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。4．玻尔理论对氢光谱的解释（1）基态和激发态基态：在正常状态下原子处于最低能级这时电子在离核最近的轨道上运动这种定态叫基态。激发态：原子处于较高能级时电子在离核较远的轨道上运动这种定态叫激发态。（2）原子发光：原子从基态向激发态跃迁的过程是吸收能量的过程。原子从较高的激发态向较低的激发态或基态跃迁的过程是辐射能量的过程这个能量以光子的形式辐射出去吸收或辐射的能量恰等于发生跃迁的两能级之差。说明：氢原子中只有一个核外电子这个电子在某个时刻只能在某个可能轨道上或者说在某个时间内由某轨道跃迁到另一轨道——可能情况只有一种。可是通常容器盛有的氢气总是千千万万个原子在一起这些原子核外电子跃迁时就会有各种情况出现了。但是这些跃迁不外乎是能级图中表示出来的那些情况。例2.氢原子的能级如图所示已知可见光的光子能量范围约为1.62~3.11eV。下列说法正确的是()A.处于n=3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线并发生电离B.大量氢原子从高能级向n=3能级跃迁时可能发出可见光C.大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时可能发出6种不同频率的光D.一个处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁时最多可能发出3种不同频率的光解析:由于=-1.51eV紫外线的能量大于可见光子的能量即eV可以使氢原子电离A正确;大量氢原子从高能级向n=3能级跃迁时最大能量为1.51eV即辐射出光子的能量最大为1.51eV小于可见光子的能量B错误;n=4时跃迁发出光的频率数为6种C正确;一个处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁时最多可能发出(3-1)=2种不同频率的光D错误。5．玻尔理论的局限性玻尔理论虽然把量子理论引入原子领域提出定态和跃迁概念成功解释了氢原子光谱但对多电子原子光谱无法解释因为玻尔理论仍然以经典理论为基础。如粒子的观念和轨道。量子化条件的引进没有适当的理论解释。6．电子在某处单位体积内出现的概率——电子云