《2018高二物理人教版选修3-5课件:第十八章 原子结构 第4节》由会员分享,可在线阅读,更多相关《2018高二物理人教版选修3-5课件:第十八章 原子结构 第4节(31页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
1、4玻尔的原子模型,第十八章原子结构,学习目标,知识探究,典例精析,达标检测,1.知道玻尔原子理论的基本假设的主要内容. 2.了解能级、跃迁、能量量子化以及基态、激发态等概念,会计算原子跃迁时吸收或辐射光子的能量. 3.能用玻尔原子理论简单解释氢原子光谱,一、玻尔原子理论的基本假设,(1)按照经典理论,核外电子在库仑引力作用下绕原子核做圆周运动我们知道,库仑引力和万有引力形式上有相似之处,电子绕原子核的运动与卫星绕地球的运动也一定有某些相似之处,那么若将卫星地球模型缩小是否就可以变为电子原子核模型呢?,知识探究,导学探究,答案,答案不可以在玻尔理论中,电子的轨道半径只可能是某些分立的值,而卫星的
2、轨道半径可按需要任意取值,(2)氢原子吸收或辐射光子的频率条件是什么?它和氢原子核外的电子的跃迁有什么关系?,答案,答案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(其能量记为En)时,会放出能量为h的光子(h是普朗克常量),这个光子的能量由前后两个能级的能量差决定,即hEmEn(mn)这个式子称为频率条件,又称辐射条件 当电子从较低的能量态跃迁到较高的能量态,吸收的光子的能量同样由频率条件决定,玻尔原子模型的三点假设 (1)轨道量子化 轨道半径只能够是某些 的数值 氢原子的电子最小轨道半径r10.053 nm,其余轨道半径满足rn ,n为量子数,n . (2)能量量子化
3、 不同轨道对应不同的状态,在这些状态中,尽管电子做变速运动,却不辐射能量,因此这些状态是稳定的,原子在不同状态有不同的能量,所以原子的能量也是量子化的,知识梳理,答案,分立,1,2,3,,n2r1,基态 原子 的能量状态称为基态,对应的电子在离核最 的轨道上运动,氢原子基态能量E1 . 激发态 较高的能量状态称为激发态,对应的电子在离核较远的轨道上运动 氢原子各能级的关系为:En.(E113.6 eV,n1,2,3,),答案,最低,13.6 eV,近,(3)能级跃迁与光子的发射和吸收 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量差决定,即:,(多选
4、)按照玻尔原子理论,下列表述正确的是() A.核外电子运动轨道半径可取任意值 B.氢原子中的电子离原子核越远,氢原子的能量越大 C.电子跃迁时,辐射或吸收光子的能量由能级的能量差决定,即 h|EmEn| D.氢原子从激发态向基态跃迁的过程,可能辐射能量,也可能吸 收能量,即学即用,解析答案,解析根据玻尔理论,核外电子运动的轨道半径是确定的值,而不是任意值,A错误; 氢原子中的电子离原子核越远,能级越高,能量越大,B正确; 由跃迁规律可知C正确; 氢原子从激发态向基态跃迁的过程中,只辐射能量,D错误.,答案BC,根据氢原子的能级图,说明: (1)氢原子从高能级向低能级跃迁时,放出的光子的能量如何
5、计算?,导学探究,答案,答案氢原子辐射光子的能量取决于两个能级的能量差hEmEn(nm).,二、玻尔理论对氢光谱的解释,(2)如图1所示是氢原子的能级图,一群处于n4的激发态的氢原子向低能级跃迁时能辐射出多少种频率不同的光子?,答案,答案氢原子能级跃迁图如图所示.从图中可以看出能辐射出6种频率不同的光子,它们分别是n4n3,n4n2,n4n1,n3n2,n3n1,n2n1.,图1,(1)原子从一种能量态跃迁到另一种能量态时,吸收(或放出)能量为h的光子(h是普朗克常量),这个光子的能量由前后两个能级的 决定,即h (mn).若mn,则 光子,若nm,则 光子. (2)根据氢原子的能级图可以推知
6、,一群量子数为n的氢原子最后跃迁到基态时,可能发出的不同频率的光子数可用N 计算.,知识梳理,能量差,EmEn,辐射,吸收,返回,答案,例1(多选)玻尔在他提出的原子模型中所作的假设有() 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,一、对玻尔理论的理解,典例精析,解析答案,归纳总结,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
7、的引入与能级跃迁学说的提出,也就是“量子化”的概念.原子的不同能量状态与电子绕核运动时不同的圆轨道相对应,是经典理论与量子化概念的结合.原子辐射的能量与电子在某一可能轨道上绕核的运动无关.,答案ABC,归纳总结,归纳总结,解答本类问题应掌握玻尔理论的三点假设: (1)轨道量子化假设. (2)能量量子化假设. (3)跃迁理论.,针对训练按照玻尔理论,当氢原子中电子由半径为ra的圆轨道跃迁到半径为rb的圆轨道上时,若rbra,则在跃迁过程中() A.氢原子要吸收一系列频率的光子 B.氢原子要辐射一系列频率的光子 C.氢原子要吸收一定频率的光子 D.氢原子要辐射一定频率的光子,D,解析答案,解析因为
8、是从高能级向低能级跃迁,所以应放出光子,因此可排除A、C. “直接”从一能级跃迁至另一能级,只对应某一能级差,故只能辐射某一频率的光子,故选D.,二、氢原子的跃迁规律分析,例2(多选)氢原子能级图如图2所示,当氢原子从n3跃迁到n2的能级时,辐射光的波长为656 nm.以下判断正确的是(),解析答案,A.氢原子从n2跃迁到n1的能级时,辐射光的波长 大于656 nm B.用波长为325 nm的光照射,可使氢原子从n1跃迁 到n2的能级 C.一群处于n3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多 产生3种谱线 D.用波长为633 nm的光照射,不能使氢原子从n2跃 迁到n3的能级,图2,解析能级间跃迁辐射
9、的光子能量等于两能级间的能级差,能级差越大,辐射的光子频率越大,波长越小,A错误; 由EmEnh可知,B错误,D正确; 根据 3可知,辐射的光子频率最多3种,C正确.,答案CD,例3如图3所示为氢原子的能级图.用光子能量为13.06 eV的光照射一群处于基态的氢原子,则可能观测到氢原子发射的不同波长的光有(),解析答案,A.15种 B.10种 C.4种 D.1种,图3,解析基态的氢原子的能级值为13.6 eV,吸收13.06 eV的能量后变成0.54 eV,原子跃迁到n5能级,由于氢原子是大量的,故辐射的光子种类是 10种.,B,总结提升,总结提升,1.对能级图的理解: 由En 知,量子数越大
10、,能级越密.量子数越大,能级差越小,能级横线间的距离越小.n1是原子的基态,n是原子电离时对应的状态. 2.跃迁过程中吸收或辐射光子的频率和波长满足h|EmEn|,h |EmEn|. 3.大量处于n激发态的氢原子向基态跃迁时,最多可辐射 种不同频率的光,一个处于激发态的氢原子向基态跃迁时,最多可辐射(n1)种频率的光子.,总结提升,4.使原子能级跃迁的两种粒子光子与实物粒子: (1)原子若是吸收光子的能量而被激发,其光子的能量必须等于两能级的能量差,否则不被吸收,不存在激发到n能级时能量有余,而激发到n1时能量不足,则可激发到n能级的问题; (2)原子还可吸收外来实物粒子(例如,自由电子)的能
11、量而被激发,由于实物粒子的动能可部分地被原子吸收,所以只要入射粒子的能量大于两能级的能量差(EEmEn),就可使原子发生能级跃迁.,三、氢原子跃迁过程中的能量问题,例4氢原子的核外电子从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道过程中() A.原子要吸收光子,电子的动能增大,原子的电势能增大 B.原子要放出光子,电子的动能减小,原子的电势能减小 C.原子要吸收光子,电子的动能增大,原子的电势能减小 D.原子要吸收光子,电子的动能减小,原子的电势能增大,D,答案,总结提升,返回,总结提升,原子的能量及变化规律 (1)原子的能量:EnEknEpn. (2)电子绕核运动时: , 故Ekn 电子轨道半径越大,
12、电子绕核运动的动能越小.,总结提升,(3)当电子的轨道半径增大时,库仑引力做负功,原子的电势能增大,反之,电势能减小. (4)电子的轨道半径增大时,说明原子吸收了光子,从能量较低的轨道跃迁到了能量较高的轨道上.即电子轨道半径越大,原子的能量越大.,返回,1.根据玻尔理论,关于氢原子的能量,下列说法中正确的是() A.是一系列不连续的任意值 B.是一系列不连续的特定值 C.可以取任意值 D.可以在某一范围内取任意值,达标检测,1,2,3,解析答案,解析根据玻尔模型,氢原子的能量是量子化的,是一系列不连续的特定值,另外我们可以从氢原子的能级图上,得出氢原子的能级是一系列的特定值,而不是任意取值的结
13、论,故A、C、D错误,B对.,B,4,2.氢原子辐射出一个光子后,根据玻尔理论,下列说法中正确的是() A.电子绕核旋转的半径增大 B.氢原子的能量增大 C.氢原子的电势能增大 D.氢原子核外电子的速率增大,D,解析氢原子辐射一个光子时能量减少,所以电子的轨道半径减小,速度增大,电势能减小,故选项D正确.,解析答案,1,2,3,4,3.如图4所示为氢原子的四个能级,其中E1为基态,若氢原子A处于激发态E2,氢原子B处于激发态E3,则下列说法正确的是(),解析答案,A.原子A可能辐射出3种频率的光子 B.原子B可能辐射出3种频率的光子 C.原子A能够吸收原子B发出的光子并跃迁到能级E4 D.原子
14、B能够吸收原子A发出的光子并跃迁到能级E4,1,2,3,4,图4,解析原子A处于激发态E2,它只能辐射出1种频率的光子; 原子B处于激发态E3,它可能由E3到E2,由E2到E1,或由E3到E1,辐射出3种频率的光子; 原子由低能级跃迁到高能级时,只能吸收具有能级差的能量的光子,由以上分析可知,只有B正确.,答案B,1,2,3,4,4.(多选)如图5所示为氢原子的能级图,A、B、C分别表示电子在三种不同能级跃迁时放出的光子,则下列判断中正确的是(),解析答案,A.能量和频率最大、波长最短的是B光子 B.能量和频率最小、波长最长的是C光子 C.频率关系为BAC,所以B的粒子性最强 D.波长关系为BAC,返回,1,2,3,4,图5,解析从图中可以看出电子在三种不同能级跃迁时,能级差由大到小依次是B、A、C,所以B光子的能量和频率最大,波长最短,能量和频率最小、波长最长的是C光子,所以频率关系式BAC,波长关系是BAC,所以B光子的粒子性最强,故选项A、B、C正确,D错误.,答案ABC,返回,1,2,3,4,本课结束,更多精彩内容请登录:,