高中物理选修3-5第18章第四节玻尔的原子模型

课时分层作业当堂达标·固双基自主预习·探新知合作探究·攻重难栏目导航栏目导航第十八章原子结构4玻尔的原子模型课时分层作业当堂达标·固双基自主预习·探新知合作探究·攻重难栏目导航栏目导航[学习目标]1.知道玻尔原子理论基本假设的主要内容．(重点)2.了解能级、能级跃迁、能量量子化以及基态、激发态等概念．(重点)3.掌握用玻尔原子理论简单解释氢原子模型．(重点、难点)4.了解玻尔模型的不足之处及其原因．课时分层作业当堂达标·固双基自主预习·探新知合作探究·攻重难栏目导航栏目导航自主探新知预习课时分层作业当堂达标·固双基自主预习·探新知合作探究·攻重难栏目导航栏目导航课时分层作业当堂达标·固双基自主预习·探新知合作探究·攻重难栏目导航栏目导航一、玻尔原子理论的基本假设1．玻尔原子模型(1)原子中的电子在____力的作用下，绕______做圆周运动．(2)电子绕核运动的轨道是______的．(3)电子在这些轨道上绕核的转动是____的，且不产生________．库仑原子核量子化稳定电磁辐射课时分层作业当堂达标·固双基自主预习·探新知合作探究·攻重难栏目导航栏目导航2．定态当电子在不同轨道上运动时，原子处于不同的状态，原子在不同的状态中具有____的能量，即原子的能量是______的，这些量子化的能量值叫做____，原子具有确定能量的稳定状态，称为____．能量最低的状态叫做____，其他的能量状态叫做______．不同量子化能级定态基态激发态课时分层作业当堂达标·固双基自主预习·探新知合作探究·攻重难栏目导航栏目导航3．跃迁当电子从能量较高的定态轨道(其能量记为Em)____到能量较低的定态轨道(其能量记为En，m＞n)时，会____能量为hν的光子，该光子的能量hν＝__________，这个式子被称为____条件，又称____条件．跃迁放出Em－En频率辐射课时分层作业当堂达标·固双基自主预习·探新知合作探究·攻重难栏目导航栏目导航课时分层作业当堂达标·固双基自主预习·探新知合作探究·攻重难栏目导航栏目导航二、玻尔理论对氢原子光谱的解释1．玻尔理论对氢光谱的解释(1)解释巴耳末公式①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＝__________.②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所处的________的量子数n和2.并且理论上的计算和实验测量的__________符合得很好．Em－En定态轨道里德伯常量课时分层作业当堂达标·固双基自主预习·探新知合作探究·攻重难栏目导航栏目导航(2)解释氢原子光谱的不连续性原子从较高能级向低能级跃迁时放出光子的能量等于前后__________，由于原子的能级是____的，所以放出的光子的能量也是____的，因此原子的发射光谱只有一些分立的亮线．两个能级差分立分立课时分层作业当堂达标·固双基自主预习·探新知合作探究·攻重难栏目导航栏目导航课时分层作业当堂达标·固双基自主预习·探新知合作探究·攻重难栏目导航栏目导航2．玻尔理论的局限性(1)成功之处玻尔理论第一次将________引入原子领域，提出了__________的概念，成功解释了______光谱的实验规律．(2)局限性保留了________的观念，把电子的运动仍然看做经典力学描述下的____运动．量子观念定态和跃迁氢原子经典粒子轨道课时分层作业当堂达标·固双基自主预习·探新知合作探究·攻重难栏目导航栏目导航(3)电子云原子中的电子没有确定的坐标值，我们只能描述电子在某个位置出现____的多少，把电子这种概率分布用疏密不同的点表示时，这种图像就像____一样分布在原子核周围，故称______．概率云雾电子云课时分层作业当堂达标·固双基自主预习·探新知合作探究·攻重难栏目导航栏目导航1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)电子吸收某种频率条件的光子时会从较低的能量态跃迁到较高的能量态．()(2)电子能吸收任意频率的光子发生跃迁．()(3)氢原子能级的量子化是氢光谱不连续的成因．()(4)玻尔理论能很好地解释氢光谱为什么是一些分立的亮线．()(5)玻尔理论能成功地解释氢光谱．()√×√√√课时分层作业当堂达标·固双基自主预习·探新知合作探究·攻重难栏目导航栏目导航2．(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课时分层作业当堂达标·固双基自主预习·探新知合作探究·攻重难栏目导航栏目导航[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的引入与能量跃迁学说的提出，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课时分层作业当堂达标·固双基自主预习·探新知合作探究·攻重难栏目导航栏目导航3．(多选)有关氢原子光谱的说法，正确的是()A．氢原子的发射光谱是线状谱B．氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光C．氢原子光谱说明氢原子能级是分立的D．氢原子光谱线的频率与氢原子能级的能量差无关课时分层作业当堂达标·固双基自主预习·探新知合作探究·攻重难栏目导航栏目导航[解析]原子的发射光谱是原子跃迁时形成的，由于原子的能级是分立的，所以氢原子的发射光谱是线状谱，原子发出的光子的能量正好等于原子跃迁时的能级差，故氢原子只能发出特定频率的光，综上所述，选项D错，A、B、C对．[答案]ABC课时分层作业当堂达标·固双基自主预习·探新知合作探究·攻重难栏目导航栏目导航合作攻重难探究课时分层作业当堂达标·固双基自主预习·探新知合作探究·攻重难栏目导航栏目导航玻尔原子模型的三条假设1．轨道量子化轨道半径只能够是一些不连续的、某些分立的数值．氢原子各条可能轨道上的半径rn＝n2r1(n＝1,2,3…)，其中n是正整数，r1是离核最近的可能轨道的半径，r1＝0.53×10－10m．其余可能的轨道半径还有0.212nm、0.477nm…，不可能出现介于这些轨道半径之间的其他值．这样的轨道形式称为轨道量子化．课时分层作业当堂达标·固双基自主预习·探新知合作探究·攻重难栏目导航栏目导航2．能量量子化(1)电子在可能轨道上运动时，尽管是变速运动，但它并不释放能量，原子是稳定的，这样的状态也称之为定态．(2)由于原子的可能状态(定态)是不连续的，具有的能量也是不连续的．这样的能量值，称为能级，能量最低的状态称为基态，其他的状态叫作激发态，对氢原子，以无穷远处为势能零点时，其能级公式En＝1n2E1(n＝1,2,3…)课时分层作业当堂达标·固双基自主预习·探新知合作探究·攻重难栏目导航栏目导航其中E1代表氢原子的基态的能级，即电子在离核最近的可能轨道上运动时原子的能量值，E1＝－13.6eV.n是正整数，称为量子数．量子数n越大，表示能级越高．(3)原子的能量包括：原子的原子核与电子所具有的电势能和电子运动的动能．课时分层作业当堂达标·固双基自主预习·探新知合作探究·攻重难栏目导航栏目导航3．跃迁原子从一种定态(设能量为E2)跃迁到另一种定态(设能量为E1)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，高能级Em低能级En.可见，电子如果从一个轨道到另一个轨道，不是以螺旋线的形式改变半径大小的，而是从一个轨道上“跳跃”到另一个轨道上．玻尔将这种现象叫做电子的跃迁．课时分层作业当堂达标·固双基自主预习·探新知合作探究·攻重难栏目导航栏目导航【例1】一个氢原子中的电子从一个半径为ra的轨道自发地直接跃迁至另一半径为rb的轨道，已知ra＞rb，则在此过程中()A．原子发出一系列频率的光子B．原子要吸收一系列频率的光子C．原子要吸收某一频率的光子D．原子要辐射某一频率的光子课时分层作业当堂达标·固双基自主预习·探新知合作探究·攻重难栏目导航栏目导航[解析]因为是从高能级向低能级跃迁，所以应放出光子，故B、C错误；“直接”从一能级跃迁到另一能级，只对应某一能级差，故只能放出某一频率的光子，故A错误，D正确．[答案]D课时分层作业当堂达标·固双基自主预习·探新知合作探究·攻重难栏目导航栏目导航解决玻尔原子模型问题的四个关键(1)电子绕核做圆周运动时，不向外辐射能量．(2)原子辐射的能量与电子绕核运动无关，只由跃迁前后的两个能级差决定．(3)处于基态的原子是稳定的，而处于激发态的原子是不稳定的．(4)原子的能量与电子的轨道半径相对应，轨道半径大，原子的能量大，轨道半径小，原子的能量小．课时分层作业当堂达标·固双基自主预习·探新知合作探究·攻重难栏目导航栏目导航1．已知氢原子的基态能量为E1，激发态能量En＝E1n2，其中n＝2，3…，用h表示谱朗克常量，c表示真空中的光速．能使氢原子从第一激发态电离的光子的最大波长为()A．－4hc3E1B．－2hcE1C．－4hcE1D．－9hcE1课时分层作业当堂达标·固双基自主预习·探新知合作探究·攻重难栏目导航栏目导航[解析]第一激发态是能量最低的激发态n＝2，依题意可知第一激发态能量为E2＝E14；电离是氢原子从第一激发态跃迁到最高能级n(n＝∞)的过程，需要吸收的最小光子能量为E＝0－E2＝－E14，由E＝hcλ得：－E14＝hcλ所以能使氢原子从第一激发态电离的光子最大波长为λ＝－4hcE1，故C选项正确．[答案]C课时分层作业当堂达标·固双基自主预习·探新知合作探究·攻重难栏目导航栏目导航氢原子的能级结构和跃迁问题的理解1．对能级图的理解(1)能级图中n称为量子数，E1代表氢原子的基态能量，即量子数n＝1时对应的能量，其值为－13.6eV.En代表电子在第n个轨道上运动时的能量．课时分层作业当堂达标·固双基自主预习·探新知合作探究·攻重难栏目导航栏目导航(2)作能级图时，能级横线间的距离和相应的能级差相对应，能级差越大，间隔越宽，所以量子数越大，能级越密，竖直线的箭头表示原子跃迁方向，长度表示辐射光子能量的大小，n＝1是原子的基态，n→∞是原子电离时对应的状态．课时分层作业当堂达标·固双基自主预习·探新知合作探究·攻重难栏目导航栏目导航2．能级跃迁处于激发态的原子是不稳定的，它会自发地向较低能级跃迁，经过一次或几次跃迁到达基态．所以一群氢原子处于量子数为n的激发态时，可能辐射出的光谱线条数为N＝C2n＝nn－12.课时分层作业当堂达标·固双基自主预习·探新知合作探究·攻重难栏目导航栏目导航3．光子的发射原子由高能级向低能级跃迁时以光子的形式放出能量，发射光子的频率由下式决定．hν＝Em－En(Em、En是始末两个能级且mn)能级差越大，放出光子的频率就越高．课时分层作业当堂达标·固双基自主预习·探新知合作探究·攻重难栏目导航栏目导航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n＋1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值(E＝En－Ek)，就可使原子发生能级跃迁．课时分层作业当堂达标·固双基自主预习·探新知合作探究·攻重难栏目导航栏目导航【例2】氢原子的能级图如图所示，已知可见光光子能量范围为1.62～3.11eV.下列说法正确的是()课时分层作业当堂达标·固双基自主预习·探新知合作探究·攻重难栏目导航栏目导航A．处于n＝3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并发生电离B．大量氢原子从高能级向n＝3能级跃迁时，发出的光中一定包含可见光C．大量处于n＝2能级的氢原子向基态跃迁时，