《2017-2018学年高中物理第3章原子世界探秘3.3量子论视野下的原子模型课件沪科版选修3-5》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2017-2018学年高中物理第3章原子世界探秘3.3量子论视野下的原子模型课件沪科版选修3-5（40页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第3章,3.3 量子论视野下的原子模型,学习目标 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.,内容索引,知识探究,题型探究,达标检测,知识探究,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？,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数
2、值，而卫星的轨道半径理论上可按需要任意取值.,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). 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上式决定.,1.轨道量子化 (1)轨道半径只能够是某些_的数值. (2)氢原子的电子最小轨道半径r10.053 nm，轨道半径满足rn_，n为量子数，n_. 2.能级 (1)能级：在玻尔模型中，原子的能量
3、状态是_，因而各定态的能量只能取一些分立值，我们把原子在_的能量值叫做原子的能级.,分立,n2r1,1,2,3，,不连续的,各定态,(2)基态和激发态 基态：在正常状态下，原子处于能量_的状态，这时电子在离核最_的轨道上运动，这一定态叫做_. 激发态：电子在其他轨道上运动时的定态叫做_. (3)能量量子化 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. 原子各能级：En E1(E113.6 eV，n1,2,3，),最低,基态,激发态,近,3.光子的发射和吸收 (1)光子的发射：原子从高能级(
4、Em)向低能级(En)跃迁时会_光子，放出光子的能量h与始末两能级Em、En之间的关系为：h_. (2)光子的吸收：原子吸收光子后可以从_跃迁到_. 高能级Em 低能级En,发射,EmEn,低能级,高能级,判断下列说法的正误. (1)玻尔认为电子运行轨道半径是任意的，就像人造地球卫星，能量大一些，轨道半径就会大点.( ) (2)玻尔认为原子的能量是量子化的，不能连续取值.( ) (3)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，会放出任意能量的光子.( ) (4)处于能级越高的氢原子，向低能级跃迁时释放的光子能量越大.( ),二、原子的能级跃迁问题,根据氢原子的能级图，说明： 1.氢
5、原子从高能级向低能级跃迁时，发出的光子的频率如何计算？,答案,答案 氢原子辐射光子的能量决定于两个能级差hEmEn(nn) 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,解析,答案,解析 根据玻尔理论，核外电子运动的轨道半径是一些确定的值，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，应辐射能量，D错误.,原子的能量及变化规律 (1)原子的能量：EnEknEpn.,(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
6、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.,1.对能级图的理解 由En 知，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n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.,二、氢原子的跃迁规律分析,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,例
7、3 (多选)氢原子能级图如图3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 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,图3,解析,答案,解析 能级间跃迁辐射(吸收)的光子能量等于两能级间的能级差，能级差越大，辐射(吸收)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，C正确.,针对训练2 如图4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 A.15种 B
8、.10种 C.4种 D.1种,图4,解析,答案,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 种10种.,原子跃迁时需要注意的两个问题 (1)注意一群原子和一个原子：氢原子核外只有一个电子，在某段时间内，由某一轨道跃迁到另一个轨道时，只能出现所有可能情况中的一种，但是如果有大量的氢原子，这些原子的核外电子跃迁时就会有各种情况出现. (2)注意跃迁与电离：hEmEn只适用于光子和原子作用使原子在各定态之间跃迁的情况，对于光子和原子作用使原子电离的情况，则不受此条件的限制.如基态氢原子的电离能
9、为13.6 eV，只要大于或等于13.6 eV的光子都能被基态的氢原子吸收而发生电离，只不过入射光子的能量越大，原子电离后产生的自由电子的动能越大.,达标检测,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,1,2,3,答案,4,2.氢原子辐射出一个光子后，根据玻尔理论，下列判断正确的是 A.电子绕核旋转的轨道半径增大 B.电子的动能减少 C.氢原子的电势能增大 D.氢原子的能级减小,解析 氢原子辐射出光子后，由高能级跃迁到低能级，轨道半径减小，电子动能增大，此过程中库仑力做正功，电势能减小.,解析,答案,1,2,3,4,3.(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 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 D.波长关系为BAC,解析,答案,图5,1,2,3,4,
