2020-2021学年高中物理 第二章 原子结构 4 玻尔的原子模型 能级教案 教科版选修3-5.doc

-12-4玻尔的原子模型能级一、玻尔原子理论的基本假设1．轨道量子化玻尔认为，电子绕原子核做圆周运动，服从经典力学的规律，但轨道不能是任意的，只有半径在符合一定条件时，这样的轨道才是可能的，也就是说：电子的轨道是量子化的．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．能量的量子化电子在不同轨道上运动时能量是不同的，轨道的量子化势必对应着能量的量子化，这些量子化的能量值叫做能级．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．也就是说，原子只能处在一系列不连续的能量状态中．3．频率条件当电子从能量较高的定态轨道跃迁到能量较低的定态轨道时，会辐射出能量为hν的光子，这个光子的能量由前后两个能级的能量差决定，即hν＝Em－En.反之会吸收光子．现在建筑上常要安装各式各样的霓虹灯，用以夜间装饰．如图所示为晚上“江南贡院”的效果图，各种气体原子的能级不同，跃迁时发射光子的能量各异，因此利用不同气体可制成五颜六色的霓虹灯．你知道这其中蕴涵的物理知识吗？提示：通常情况下，原子处于基态，基态是最稳定的．气体放电管中的原子受到高速运动的电子的撞击，有可能向上跃迁到激发态．处于激发态的原子是不稳定的，会自发地向能量较低的能级跃迁，放出光子，最终回到基态．这就是气体导电时发光的机理．二、玻尔理论对氢原子光谱的解释1．玻尔理论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．解释气体放电发光气体放电管中的原子受到高速运动的电子的撞击，有可能跃迁到激发态，激发态是不稳定的，会自发地向低能级跃迁，放出光子．3．解释氢原子光谱的不连续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能级差，由于原子的能级是分立的，所以放出的光子的能量也是分立的，因此原子的发射光谱只有一些分立的亮线．按照经典电磁理论的说法，只要给原子提供一定的能量，原子就会由低能量状态跃迁到高能量状态．实际上对于某种元素的原子，只有吸收一些特定大小的能量原子才能从低能量状态向高能量状态跃迁，这是为什么呢？提示：原子只有吸收大小为两能级之差的能量才会发生跃迁．三、玻尔模型的局限性1．玻尔理论的成功之处玻尔的原子理论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．玻尔理论的局限性对更复杂的原子发光，玻尔理论却无法解释，它的不足之处在于过多地保留了经典理论．把电子运动看成是经典力学描述下的轨道运动．3．电子云根据量子观念，核外电子的运动服从统计规律，而没有固定的轨道，我们只能知道它们在核外某处出现的概率大小，画出来的图像就像云雾一样，稠密的地方就是电子出现概率大的地方，把它形象地称做电子云．电子在核外的运动有固定的轨道吗？玻尔模型中关于轨道量子化的理论如何理解？提示：在原子内部电子的运动无轨道可言．只不过当原子处于不同能级时，电子出现在rn＝n2r1处的几率大．考点一对玻尔原子模型的理解1．轨道量子化(1)内容：轨道半径只能够是一些不连续的、某些分立的数值．(2)轨道半径公式：rn＝n2r1，n＝1,2,3…其中r1＝0.053nm，将n＝2,3…代入公式即可分别得到r2＝0.212nm、r3＝0.477nm…，不可能出现介于这些轨道之间的其他值．2．能量量子化(1)内容：电子的可能轨道是不连续的，因此，原子的能量是量子化的．(2)能级公式：En＝eq\f(E1,n2)，n＝1,2,3…其中E1＝－13.6eV，将n＝2,3…代入公式即可分别得到E2＝－3.4eV、E3＝－1.51eV…不可能出现介于这些能量值之间的其他值．(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级差决定．高能级Emeq\o(,\s\up17(发射光子hν＝Em－En),\s\do15(吸收光子hν＝Em－En))低能级En(4)能级图：【例1】用光子能量为E的单色光照射容器中处于基态的氢原子．停止照射后，发现该容器内的氢能够释放出三种不同频率的光子，它们的频率由低到高依次为ν1、ν2、ν3，由此可知，开始用来照射容器的单色光的光子能量可以表示为：①hν1；②hν3；③h(ν1＋ν2)；④h(ν1＋ν2＋ν3)．以上表示式中()A．只有①③正确B．只有②正确C．只有②③正确D．只有④正确1．氢原子放出三种不同频率的光子，说明氢原子处在哪一个能级？2．三种不同频率的光子分别与氢原子的哪几种跃迁相对应？3．光子的频率ν1、ν2、ν3有