《高中物理 2.4玻尔的原子模型能级课件2 教科版选修3-5.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理 2.4玻尔的原子模型能级课件2 教科版选修3-5.ppt（39页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第第4节玻玻尔尔的原子模型能的原子模型能级 核心要点突破核心要点突破课堂互动讲练课堂互动讲练知能优化训练知能优化训练第第4节节课前自主学案课前自主学案课标定位课标定位课标定位课标定位1. 1.知道玻知道玻知道玻知道玻尔尔尔尔原子理原子理原子理原子理论论的基本假的基本假的基本假的基本假设设2 2知知知知道道道道能能能能级级、能能能能级级跃跃迁迁迁迁，会会会会计计算算算算原原原原子子子子能能能能级级跃跃迁迁迁迁时辐时辐射或吸收光子的能量射或吸收光子的能量射或吸收光子的能量射或吸收光子的能量3 3知道玻知道玻知道玻知道玻尔尔尔尔对氢对氢光光光光谱谱的解的解的解的解释释以及玻以及玻以及玻以及玻尔尔尔尔
2、理理理理论论的局的局的局的局限性限性限性限性课前自主学案课前自主学案一、玻一、玻一、玻一、玻尔尔尔尔的原子的原子的原子的原子结结构理构理构理构理论论1 1定定定定态态：电电子子子子围围绕绕原原原原子子子子核核核核运运运运动动的的的的轨轨道道道道不不不不是是是是任任任任意意意意的的的的，而而而而是是是是一一一一系系系系列列列列_的的的的、_的的的的轨轨道道道道当当当当电电子子子子在在在在这这些些些些轨轨道道道道上上上上运运运运动动时时，原原原原子子子子是是是是_的的的的，不不不不向向向向外外外外辐辐射射射射能能能能量量量量，也也也也不不不不吸吸吸吸收收收收能能能能量量量量，这这些些些些状状状状态
3、态称称称称为为定定定定态态分立分立特定特定稳定定2 2光子的能量光子的能量光子的能量光子的能量当原子中的当原子中的当原子中的当原子中的电电子从一定子从一定子从一定子从一定态跃态跃迁到另一定迁到另一定迁到另一定迁到另一定态时态时，才才才才_或或或或_一个光子，光子的能量一个光子，光子的能量一个光子，光子的能量一个光子，光子的能量为为：hh_式中式中式中式中n n、mm表示量子数表示量子数表示量子数表示量子数发射射吸收吸收EnEm3 3轨轨道量子化道量子化道量子化道量子化围绕围绕原子核运原子核运原子核运原子核运动动的的的的电电子子子子轨轨道半径只能是某些道半径只能是某些道半径只能是某些道半径只能是
4、某些_，我，我，我，我们们称之称之称之称之为轨为轨道量子化原子的能量道量子化原子的能量道量子化原子的能量道量子化原子的能量是是是是_的，的，的，的，这这些不同的能量些不同的能量些不同的能量些不同的能量值值称称称称为为能能能能级级分立分立值不不连续3 3基基基基态态、激、激、激、激发态发态能能能能量量量量最最最最低低低低的的的的状状状状态态叫叫叫叫_，其其其其他他他他状状状状态态叫叫叫叫做做做做_三、玻三、玻三、玻三、玻尔尔尔尔原子原子原子原子结结构理构理构理构理论论的意的意的意的意义义1 1玻玻玻玻尔尔尔尔的的的的原原原原子子子子结结构构构构理理理理论论比比比比较较完完完完满满地地地地解解解解
5、释释了了了了氢氢光光光光谱谱，但但但但不不不不能能能能说说明明明明谱谱线线的的的的强强强强度度度度和和和和偏偏偏偏振振振振情情情情况况况况，在在在在解解解解释释有有有有两两两两个个个个以以以以上上上上电电子子子子的的的的原原原原子子子子的的的的复复复复杂杂光光光光谱谱时时也也也也遇遇遇遇到到到到了困了困了困了困难难基基态激激发态2 2玻玻玻玻尔尔尔尔理理理理论论将量子概念引入原子模型，推将量子概念引入原子模型，推将量子概念引入原子模型，推将量子概念引入原子模型，推动动了了了了量子力学的量子力学的量子力学的量子力学的发发展展展展思考感悟思考感悟思考感悟思考感悟玻玻玻玻尔尔尔尔理理理理论论很好地解
6、很好地解很好地解很好地解释释了了了了氢氢原子的光原子的光原子的光原子的光谱谱而又有其而又有其而又有其而又有其局限性，局限性，局限性，局限性，对对我我我我们们有怎有怎有怎有怎样样的启示？的启示？的启示？的启示？提示：提示：提示：提示：玻玻玻玻尔尔尔尔理理理理论论的成功是引入了量子化的成功是引入了量子化的成功是引入了量子化的成功是引入了量子化观观点，点，点，点，不再把不再把不再把不再把电电子的子的子的子的轨轨道看作任意的，道看作任意的，道看作任意的，道看作任意的，轨轨道是量子化道是量子化道是量子化道是量子化的，能量是量子化的，但其局限性是由于保留的，能量是量子化的，但其局限性是由于保留的，能量是量
7、子化的，但其局限性是由于保留的，能量是量子化的，但其局限性是由于保留了了了了经经典的粒子典的粒子典的粒子典的粒子观观念和念和念和念和经经典的典的典的典的规规律律律律这给这给我我我我们们启启启启示：微示：微示：微示：微观领观领域具有不同的运域具有不同的运域具有不同的运域具有不同的运动规动规律，不能将粒律，不能将粒律，不能将粒律，不能将粒子看作宏子看作宏子看作宏子看作宏观观的粒子模型，粒子某一的粒子模型，粒子某一的粒子模型，粒子某一的粒子模型，粒子某一时时刻出刻出刻出刻出现现在在在在什么位置也没有确定的坐什么位置也没有确定的坐什么位置也没有确定的坐什么位置也没有确定的坐标标，只能以在某，只能以在某
8、，只能以在某，只能以在某处处出出出出现现的概率表示的概率表示的概率表示的概率表示核心要点突破核心要点突破一、玻一、玻尔尔的的氢原子理原子理论1轨道量子化道量子化图241围围绕绕原原原原子子子子核核核核运运运运动动的的的的电电子子子子轨轨道道道道半半半半径径径径只只只只能能能能是是是是某某某某些些些些分分分分立立立立的的的的数数数数值值，这这种种种种现现象象象象叫叫叫叫轨轨道道道道量量量量子子子子化化化化，例例例例如如如如：r r1 10.053 0.053 nmnm，r r2 20.212 0.212 nmnm，r r3 30.477 0.477 nmnm，即即即即r rn nn n2 2r
9、r1 1，n n1,2,31,2,3，如如如如图图2 24 41 1所示所示所示所示2 2定定定定态态及原子能量量子化及原子能量量子化及原子能量量子化及原子能量量子化不同的不同的不同的不同的电电子子子子轨轨道道道道对应对应着不同的原子状着不同的原子状着不同的原子状着不同的原子状态态，在，在，在，在这这些状些状些状些状态态中不向外中不向外中不向外中不向外辐辐射能量，射能量，射能量，射能量，这这就是定就是定就是定就是定态态原子原子原子原子在不同的定在不同的定在不同的定在不同的定态态中具有不同的能量，能量是量子中具有不同的能量，能量是量子中具有不同的能量，能量是量子中具有不同的能量，能量是量子化的化
10、的化的化的即即即即时应时应用用用用( (即即即即时时突破，小突破，小突破，小突破，小试试牛刀牛刀牛刀牛刀) )1 1关关关关于于于于玻玻玻玻尔尔尔尔的的的的原原原原子子子子模模模模型型型型理理理理论论，下下下下列列列列说说法法法法正正正正确确确确的的的的是是是是( () )A A原子可以原子可以原子可以原子可以处处于于于于连续连续的能量状的能量状的能量状的能量状态态中中中中B B原子的能量状原子的能量状原子的能量状原子的能量状态态是不是不是不是不连续连续的的的的C C原原原原子子子子中中中中的的的的核核核核外外外外电电子子子子绕绕核核核核做做做做加加加加速速速速运运运运动动一一一一定定定定向向
11、向向外外外外辐辐射能量射能量射能量射能量D D原子中的原子中的原子中的原子中的电电子子子子绕绕核运核运核运核运转转的的的的轨轨道半径是道半径是道半径是道半径是连续连续的的的的解析：解析：解析：解析：选选B.B.玻玻玻玻尔尔尔尔依据依据依据依据经经典物理在原子典物理在原子典物理在原子典物理在原子结结构构构构问题问题上上上上遇到的困遇到的困遇到的困遇到的困难难，引入量子化，引入量子化，引入量子化，引入量子化观观念建立了新的原子念建立了新的原子念建立了新的原子念建立了新的原子模型理模型理模型理模型理论论，主要内容，主要内容，主要内容，主要内容为为：电电子子子子轨轨道是量子化的，道是量子化的，道是量子
12、化的，道是量子化的，原子的能量是量子化的，原子的能量是量子化的，原子的能量是量子化的，原子的能量是量子化的，处处在定在定在定在定态态的原子不向的原子不向的原子不向的原子不向外外外外辐辐射能量，解决了原子遇到的射能量，解决了原子遇到的射能量，解决了原子遇到的射能量，解决了原子遇到的问题问题由此可由此可由此可由此可知知知知B B正确正确正确正确二、原子二、原子二、原子二、原子跃跃迁注意的几个迁注意的几个迁注意的几个迁注意的几个问题问题1 1跃跃迁与迁与迁与迁与电电离离离离跃跃迁迁迁迁是是是是指指指指原原原原子子子子从从从从一一一一个个个个定定定定态态到到到到另另另另一一一一个个个个定定定定态态的的
13、的的变变化化化化过过程程程程，而而而而电电离离离离则则是是是是指指指指原原原原子子子子核核核核外外外外的的的的电电子子子子获获得得得得一一一一定定定定能量能量能量能量挣挣脱原子核的束脱原子核的束脱原子核的束脱原子核的束缚缚成成成成为为自由自由自由自由电电子的子的子的子的过过程程程程2 2原子原子原子原子跃跃迁条件与迁条件与迁条件与迁条件与规规律律律律原子的原子的原子的原子的跃跃迁条件迁条件迁条件迁条件hhE E初初初初E E终终，适用于光子和原，适用于光子和原，适用于光子和原，适用于光子和原子作用而使原子在各定子作用而使原子在各定子作用而使原子在各定子作用而使原子在各定态态之之之之间跃间跃迁的
14、情况，以迁的情况，以迁的情况，以迁的情况，以下两种情况下两种情况下两种情况下两种情况则则不受此条件限制不受此条件限制不受此条件限制不受此条件限制(1)(1)光子和原子作用而使原子光子和原子作用而使原子光子和原子作用而使原子光子和原子作用而使原子电电离的情况离的情况离的情况离的情况原子一旦原子一旦原子一旦原子一旦电电离，原子离，原子离，原子离，原子结结构即被破坏，因而不再构即被破坏，因而不再构即被破坏，因而不再构即被破坏，因而不再遵守有关原子遵守有关原子遵守有关原子遵守有关原子结结构的理构的理构的理构的理论论如基如基如基如基态氢态氢原子的原子的原子的原子的电电离能离能离能离能为为13.6 eV1
15、3.6 eV，只要大于或等于，只要大于或等于，只要大于或等于，只要大于或等于13.6 eV13.6 eV的光子的光子的光子的光子都能被基都能被基都能被基都能被基态态的的的的氢氢原子吸收而原子吸收而原子吸收而原子吸收而发发生生生生电电离，只不离，只不离，只不离，只不过过入射光子的能量越大，原子入射光子的能量越大，原子入射光子的能量越大，原子入射光子的能量越大，原子电电离后离后离后离后产产生的自由生的自由生的自由生的自由电电子的子的子的子的动动能越大能越大能越大能越大(2)(2)实实物粒子和原子作用而使原子激物粒子和原子作用而使原子激物粒子和原子作用而使原子激物粒子和原子作用而使原子激发发的情况的
16、情况的情况的情况当当当当实实物粒子和原子相碰物粒子和原子相碰物粒子和原子相碰物粒子和原子相碰时时，由于，由于，由于，由于实实物粒子的物粒子的物粒子的物粒子的动动能可全部或部分地被原子吸收，所以只要入射能可全部或部分地被原子吸收，所以只要入射能可全部或部分地被原子吸收，所以只要入射能可全部或部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的粒子的粒子的粒子的动动能大于或等于原子某两定能大于或等于原子某两定能大于或等于原子某两定能大于或等于原子某两定态态能量之差，能量之差，能量之差，能量之差，均可以使原子受激均可以使原子受激均可以使原子受激均可以使原子受激发发而向而向而向而向较较高能高能高能高能级跃级跃迁，但原
17、迁，但原迁，但原迁，但原子所吸收的能量仍不是任意的，一定等于原子子所吸收的能量仍不是任意的，一定等于原子子所吸收的能量仍不是任意的，一定等于原子子所吸收的能量仍不是任意的，一定等于原子发发生生生生跃跃迁的两个能迁的两个能迁的两个能迁的两个能级间级间的能量差的能量差的能量差的能量差3 3直接直接直接直接跃跃迁与迁与迁与迁与间间接接接接跃跃迁迁迁迁原子从一种能量状原子从一种能量状原子从一种能量状原子从一种能量状态跃态跃迁到另一种能量状迁到另一种能量状迁到另一种能量状迁到另一种能量状态时态时，有有有有时时可能是直接可能是直接可能是直接可能是直接跃跃迁，有迁，有迁，有迁，有时时可能是可能是可能是可能是
18、间间接接接接跃跃迁迁迁迁两种情况下两种情况下两种情况下两种情况下辐辐射射射射( (或吸收或吸收或吸收或吸收) )光子的光子的光子的光子的频频率可能不同率可能不同率可能不同率可能不同5 5跃跃迁迁迁迁时时电电子子子子动动能能能能、原原原原子子子子势势能能能能与与与与原原原原子子子子能能能能量量量量的的的的变变化化化化当当当当轨轨道半径减小道半径减小道半径减小道半径减小时时，库仑库仑引力做正功，原子的引力做正功，原子的引力做正功，原子的引力做正功，原子的电势电势能能能能E Ep p减小，减小，减小，减小，电电子子子子动动能增大，原子能量减小能增大，原子能量减小能增大，原子能量减小能增大，原子能量减
19、小向外向外向外向外辐辐射能量反之，射能量反之，射能量反之，射能量反之，轨轨道半径增大道半径增大道半径增大道半径增大时时，原子，原子，原子，原子电势电势能增大，能增大，能增大，能增大，电电子子子子动动能减小，原子能量增大，能减小，原子能量增大，能减小，原子能量增大，能减小，原子能量增大，从外界吸收能量从外界吸收能量从外界吸收能量从外界吸收能量即即即即时应时应用用用用( (即即即即时时突破，小突破，小突破，小突破，小试试牛刀牛刀牛刀牛刀) )2 2氢氢原子的能原子的能原子的能原子的能级图级图如如如如图图2 24 42 2所示，欲使一所示，欲使一所示，欲使一所示，欲使一处处于基于基于基于基态态的的的
20、的氢氢原子原子原子原子释释放一个放一个放一个放一个电电子而子而子而子而变变成成成成氢氢离子，离子，离子，离子，氢氢原子需要吸收的能量至少是原子需要吸收的能量至少是原子需要吸收的能量至少是原子需要吸收的能量至少是( () )图图2 24 42 2A A13.60 eV B13.60 eV B10.20 eV10.20 eVC C0.54 eV D0.54 eV D27.20 eV27.20 eV解析：解析：解析：解析：选选A.A.要使基要使基要使基要使基态氢态氢原子原子原子原子电电离吸收的能量离吸收的能量离吸收的能量离吸收的能量应应满满足足足足E E( (13.60 eV)13.60 eV)0
21、0，E E13.60 eV.13.60 eV.故故故故A A正确正确正确正确课堂互动讲练课堂互动讲练氢原子的能级图氢原子的能级图 用用大大量量具具有有一一定定能能量量的的电子子轰击大大量量处于于基基态的的氢原原子子，观测到到了了一一定定数数目目的的光光谱线(如如图243所示所示)例例例例1 1图243调调高高高高电电子的能量再次子的能量再次子的能量再次子的能量再次进进行行行行观测观测，发现发现光光光光谱线谱线的的的的数目比原来增加了数目比原来增加了数目比原来增加了数目比原来增加了5 5条用条用条用条用 n n表示两次表示两次表示两次表示两次观测观测中最中最中最中最高激高激高激高激发态发态的量子
22、数的量子数的量子数的量子数n n之差，之差，之差，之差，E E表示表示表示表示调调高后高后高后高后电电子的子的子的子的能量根据能量根据能量根据能量根据氢氢原子的能原子的能原子的能原子的能级图级图可以判断，可以判断，可以判断，可以判断， n n和和和和E E的的的的可能可能可能可能值为值为( () )A A n n1,13.22 eV1,13.22 eVE E13.32 eV13.32 eVB B n n2,13.22 eV2,13.22 eVE E13.32 eV13.32 eVC C n n1,12.75 eV1,12.75 eVE E13.06 eV13.06 eVD D n n2,12.
23、75 eV2,12.75 eVE E13.06 eV13.06 eV【思路点思路点思路点思路点拨拨】依据依据依据依据氢氢原子的能原子的能原子的能原子的能级图级图和两次光和两次光和两次光和两次光谱线谱线的数目差判断的数目差判断的数目差判断的数目差判断氢氢原子所原子所原子所原子所处处的最高能的最高能的最高能的最高能级级，从，从，从，从而得到而得到而得到而得到 n n；由于是利用；由于是利用；由于是利用；由于是利用电电子碰撞使子碰撞使子碰撞使子碰撞使氢氢原子从基原子从基原子从基原子从基态跃态跃迁，迁，迁，迁，电电子能量子能量子能量子能量E E需大于或等于需大于或等于需大于或等于需大于或等于该该能能能
24、能级级与基与基与基与基态态能能能能级级差差差差【精精精精讲讲精精精精析析析析】存存存存在在在在两两两两种种种种可可可可能能能能，第第第第一一一一种种种种可可可可能能能能从从从从n n2 2到到到到n n4 4，由由由由于于于于是是是是电电子子子子轰轰击击，所所所所以以以以电电子子子子的的的的能能能能量量量量必必必必须须满满足足足足13.6 13.6 eVeV0.85 0.85 eVeVE E13.6 13.6 eVeV0.54 0.54 eVeV，故故故故D D项项正正正正确确确确；第第第第二二二二种种种种可可可可能能能能是是是是从从从从n n5 5到到到到n n6 6，电电子子子子能能能能量
25、量量量必必必必须须满满足足足足13.6 13.6 eVeV0.38 0.38 eVeVE E13.6 13.6 eVeV0.28 eV0.28 eV，故，故，故，故A A项项正确正确正确正确【答案答案答案答案】ADAD变变式式式式训练训练1 1(2010(2010年高考重年高考重年高考重年高考重庆庆理理理理综综卷卷卷卷) )氢氢原子部原子部原子部原子部分能分能分能分能级级的示意的示意的示意的示意图图如如如如图图2 24 44 4所示不同色光的所示不同色光的所示不同色光的所示不同色光的光子能量如下表所示光子能量如下表所示光子能量如下表所示光子能量如下表所示. .色光色光色光色光红红橙橙橙橙黄黄黄
26、黄绿绿蓝蓝 靛靛靛靛紫紫紫紫光子能量光子能量光子能量光子能量范范范范围围(eV)(eV)1.611.612.002.002.002.002.072.072.072.072.142.142.142.142.532.532.532.532.762.762.762.763.103.10处处于于于于某某某某激激激激发发态态的的的的氢氢原原原原子子子子，发发射射射射的的的的光光光光的的的的谱谱线线在在在在可可可可见见光范光范光范光范围围内内内内仅仅有有有有2 2条，其条，其条，其条，其颜颜色分色分色分色分别为别为( () )A A红红、蓝蓝 靛靛靛靛B B黄、黄、黄、黄、绿绿C C红红、紫、紫、紫、紫D
27、 D蓝蓝 靛、紫靛、紫靛、紫靛、紫解析：解析：解析：解析：选选A.A.由由由由题题表可知表可知表可知表可知处处于可于可于可于可见见光范光范光范光范围围的光子的光子的光子的光子的能量范的能量范的能量范的能量范围为围为1.61 eV1.61 eV3.10 eV3.10 eV，处处于某激于某激于某激于某激发态发态的的的的氢氢原子能原子能原子能原子能级跃级跃迁迁迁迁时时：E E3 3E E2 2(3.40(3.401.51) eV1.51) eV1.89 eV1.89 eV，此范，此范，此范，此范围为红围为红光光光光E E4 4E E2 2(3.40(3.400.85) eV0.85) eV2.55
28、eV2.55 eV，此范，此范，此范，此范围为蓝围为蓝 靛光，故本靛光，故本靛光，故本靛光，故本题题正确正确正确正确选项为选项为A.A. 已知已知已知已知氢氢原子的基原子的基原子的基原子的基态态能量能量能量能量为为13.6 eV13.6 eV，核外，核外，核外，核外电电子的第一子的第一子的第一子的第一轨轨道半径道半径道半径道半径为为0.530.5310101010 m m，电电子子子子质质量量量量mme e9.19.110103131 kg kg，电电量量量量为为1.61.610101919 C C，求，求，求，求电电子子子子跃跃迁到第三迁到第三迁到第三迁到第三轨轨道道道道时时，氢氢原子的能量
29、、原子的能量、原子的能量、原子的能量、电电子的子的子的子的动动能和能和能和能和电电子的子的子的子的电势电势能各能各能各能各为为多少？多少？多少？多少？玻尔原子结构假说的综合问题玻尔原子结构假说的综合问题例例例例2 2【答案答案答案答案】1.51 eV1.51 eV1.51 eV1.51 eV3.02 eV3.02 eV【方法方法方法方法总结总结】本本本本题题中有一个巧合，即中有一个巧合，即中有一个巧合，即中有一个巧合，即| |E E3 3| | |E Ek3k3| | |E Ep3p3|/2|/2，其，其，其，其实这实这是一个必然是一个必然是一个必然是一个必然结论结论，用其他，用其他，用其他，
30、用其他方法也可推出方法也可推出方法也可推出方法也可推出这这一一一一结论结论，但要注意，但要注意，但要注意，但要注意E E3 3和和和和E Ep3p3均均均均为为负负数数数数变变式式式式训训练练2 2氢氢原原原原子子子子的的的的核核核核外外外外电电子子子子由由由由一一一一个个个个轨轨道道道道跃跃迁迁迁迁到另一个到另一个到另一个到另一个轨轨道道道道时时，可能，可能，可能，可能发发生的情况是生的情况是生的情况是生的情况是( () )A A放出光子，放出光子，放出光子，放出光子，电电子子子子动动能减小，原子能减小，原子能减小，原子能减小，原子电势电势能增大能增大能增大能增大B B放出光子，放出光子，放出光子，放出光子，电电子子子子动动能增大，原子能增大，原子能增大，原子能增大，原子电势电势能减小能减小能减小能减小C C吸收光子，吸收光子，吸收光子，吸收光子，电电子子子子动动能减小，原子能减小，原子能减小，原子能减小，原子电势电势能增大能增大能增大能增大D D吸收光子，吸收光子，吸收光子，吸收光子，电电子子子子动动能增大，原子能增大，原子能增大，原子能增大，原子电势电势能减小能减小能减小能减小
