《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：,
