人教版高中物理选修35学案第十八章学案4波尔的原子模型.docx

1、人教版高中物理选修35学案第十八章学案4波尔的原子模型4玻尔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一、玻尔原子理论的基本假设导学探究(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，而卫星的轨道半径可按需要任意取值

2、(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 知识梳理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分立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rnn2r1，n为量子数，n1,2,3，.(2)能量量子化不同轨道对应不同的

3、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基态原子最低的能量状态称为基态，对应的电子在离核最近的轨道上运动，氢原子基态能量E113.6_eV.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：EnE1.(E113.6 eV，n1,2,3，)(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：高能级Em低能级En.即学即用(多选)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

4、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，也可能吸收能量答案BC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错误二、玻尔理论对氢光谱的解释导学探究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计算？(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

5、出多少种频率不同的光子？图1答案(1)氢原子辐射光子的能量取决于两个能级的能量差hEmEn(nn)若mn，则辐射光子，若nm，则吸收光子(2)根据氢原子的能级图可以推知，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NC计算.一、对玻尔理论的理解例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解

6、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答案D解析因为是从

7、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()图2A氢原子从n2跃迁到n1的能级时，辐射光的波长大于656 nmB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的能级解析能级间跃迁辐射的光子能量等于两能级间的能级差，能级差越大，辐射

8、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C3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()图3A15种 B10种 C4种 D1种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种答案B总结提升1对能级图的理解：由En知，量子数越大，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

9、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

10、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，原子的电势能增大答案D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：km，故Eknmv电子轨道半径越大，电子绕核运动的动能越小(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

11、电子轨道半径越大，原子的能量越大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答案B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论，故A、C、D错误，B对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答案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

12、D正确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()图4A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E4D原子B能够吸收原子A发出的光子并跃迁到能级E4答案B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

13、能级跃迁时放出的光子，则下列判断中正确的是()图5A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答案ABC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错误一、选择题(16为单选题，710为多选题)1在氢原子能级图中，横线间的距离越大，代表氢原子能级差越大，下列能级图中，能形象表示氢原子最低的四个能级的是()答案C解析由氢原

14、子能级图可知，量子数n越大，能级越密，所以C对2一个氢原子从n3能级跃迁到n2能级，该氢原子()A放出光子，能量增加B放出光子，能量减少C吸收光子，能量增加D吸收光子，能量减少答案B解析氢原子从高能级向低能级跃迁时，放出光子，能量减少，故选项B正确3一群氢原子处于同一较高的激发态，它们向较低激发态或基态跃迁的过程中()A可能吸收一系列频率不同的光子，形成光谱中的若干条暗线B可能发出一系列频率不同的光子，形成光谱中的若干条亮线C只吸收频率一定的光子，形成光谱中的一条暗线D只发出频率一定的光子，形成光谱中的一条亮线答案B解析当原子由高能级向低能级跃迁时，原子将发出光子，由于不只是两个特定能级之间的跃迁，所以它可以发出一系列频率的光子，形成光谱中的若干条亮线4汞原子的能级图如图1所