2012高二物理课件第十八章4玻尔的原子模型(新人教版选修3-5)

4玻尔的原子模型基本假设内容轨道量子化与定态轨道量子化电子在库仑力作用下绕原子核做圆周运动，电子绕原子核旋转的半径不是任意的，只有当半径的大小符合一定条件时轨道才是可能的，电子在这些轨道上绕核运转不向外辐射能量能量量子化电子在不同轨道上运动，原子处于不同的状态，对应不同的能量，原子的能量也是量子化的知识点1玻尔原子理论的基本假设轨道量子化与定态几个概念能级量子化的能量值定态原子中具有确定能量的稳定状态基态能量最低的状态激发态除基态外的其他状态频率条件原子发光的解释当电子从能量较高定态轨道(能量为Em)跃迁到能量较低的定态轨道(能量为En)会辐射出能量为hν的光子辐射关系hν＝Em－En称为频率条件原子吸收光子处于低能量状态的原子吸收光子后跃迁到高能量状态，光子能量应恰好等于Em－En知识点2玻尔理论1．原子从高能级向低能级跃迁时放出的光子能量等于前后两个能级之差．由于原子的能级是分立的，所以放出的光子的能量也是分立的，因此原子的发射光谱只有一些分立的亮线．2．由于不同的原子具有不同的结构，能级各不相同，因此辐射(或吸收)的光子频率也不相同，这就是不同元素的原子具有不同的特征谱线的原因．知识点3玻尔理论对氢光谱的解释1．玻尔理论对巴耳末公式的解释hν=Em-En根据频率条件，辐射的光子的能量_________，巴耳末公式之后所处的定态轨道的量子数n和2.因此，巴耳未公式代表的应该是电子从量子数分别为n＝3,4，5，…的能级向量子数n＝2的能级跃迁时发出的光谱线．因此根据玻尔理论可以推导出巴耳末公式，并从理论上计算出里德伯常量R的值．所得结果与实验值符合得很好．___________中的正整数n和2，正好代表电子跃迁之前和跃迁1λ＝R122－1n2同样，玻尔理论也能很好地解释甚至预言氢原子的其他谱代表的应该是电子从量子数分别为n＝2,3,4，…的能级向基态跃迁时发出的光谱线．2.解释稀薄气体导电时的辉光导电现象通常情况下，原子处于基态，基态是最稳定的．气体导电管中的原子受到高速运动的电子的撞击，有可能跃迁到激发态，处于激发态的原子是不稳定的，会自发地向能量较低的能级跃迁，最终回到基态，放出光子，形成_________．辉光现象线系．如在紫外光区的赖曼系，公式为__________，n＝2,3,4，…，1λ＝R112－1n23.解释原子的特征谱线原子从高能级向低能级跃迁时放出的光子的能量等于前后两个能级之差．由于原子的能级是分立的，所以放出的光子的能量也是分立的、因此原子的发射光谱只有一些分立的亮线．由于不同的原子具有不同的结构，能级各不相同，因此辐射(或吸收)的光子频率也不相同，这就是不同元素的原子具有不同的特征谱线的原因．知识点4玻尔理论的成就和局限性1.玻尔理论的成就：将量子观念引入了原子领域，提出了定态和跃迁的概念，解释了氢原子光谱的实验规律．2.玻尔理论的局限性：无法解释稍微复杂的原子的光谱现象，它的不足之处在于保留了经典粒子的观念，把电子的运动仍然看做经典力学描述下的轨道运动．3.实际上，原子中电子的运动并没有确定的轨道，而是可以出现在原子内的核外整个空间，只是在不同地方出现的概率不同．当原子处在不同的能量状态时，电子在各处出现的概率是不一样的．用疏密不同的点表示电子在各个位置出现的概率，画出图来，就像云雾一样，可以形象地称为电子云．图18－4－1甲是氢原子处于n＝1的能级时的电子云；当氢原子处于n＝2的能级时，它有几个可能的状态，图乙画的是其中一个状态的电子云．对于氢原子，计算表明，玻尔理论中的电子轨道正是电子出现概率最大的地方．图18－4－1知识点5弗兰克—赫兹实验1．如果原子的能级是分立的，那么用碰撞的方式使原子吸收的能量，即其他粒子转移给原子的能量，也应该是量子化的．2.1914年，弗兰克和赫兹采用电子轰击汞原子，发现电子损失的能量，也就是汞原子吸收的能量，是分立的，从而证明汞原子的能量是量子化的．知识点6原子跃迁条件与规律hν＝Em－En频率条件___________只适应于光子和原子作用而使原子在各定态之间跃迁的情况，对于光子和原子作用而使原子电离的情况，则不受此条件的限制．这是因为，原子一旦电离，原子结构即被破坏，因而不再遵守有关原子结构的理论．如__________________________，只要大于或等于13.6eV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．至于实物粒子和原子碰撞的情况，由于实物粒子的动能可全部或部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的动能大于或等于原子某两定态能量之差，也可使原子受激发而向较高能级跃迁．基态氢原子的电离能为13.6eV【例题】根据玻尔理论，下列关于氢原子的论述正确的是()A．若氢原子由能量为En的定态向低能级跃迁时，氢原子要辐射的光子能量为hν＝EnB．电子沿某一轨道绕核运动，若圆周运动的频率为ν，则其发光的频率也是νC．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到另一半径为rb的轨道，已知ra＞rb，则此过程原子要辐射某一频率的光子D．氢原子吸收光子后，将从高能级向低能级跃迁解析：选C.原子由能量为En的定态向低能级跃迁时，辐射的光子能量等于能级差，故A错；电子沿某一轨道统核运动，处于某一定态，不向外辐射能量，故B错；电子由半径大的轨道跃迁到半径小的轨道，能级降低，因而要辐射某一频率的光子，故C正确；原子吸收光子后能量增加，能级升高，故D错．答案：C1．氢原子放出一个光子后电子由外轨道跃迁到内轨道，根据玻尔理论，氢原子的()BA．核外电子的电势能增大B．核外电子的动能增大C．核外电子的转动周期变大D．氢原子的能量增大题型1玻尔理论【例题】关于玻尔的原子模型理论，下面说法正确的是()A．原子可以处于连续的能量状态中B．原子的能量状态不是连续的C．原子中的核外电子绕核做加速运动一定向外辐射能量D．原子中的电子绕核运动的轨道半径是连续的解析：玻尔依据经典物理在原子结构问题上遇到的困难，引入量子化观念建立了新的原子模型理论，主要内容为：电子轨道是量子化的，原子的能量是量子化的，处在定态的原子不向外辐射能量，解决了原子遇到的问题，由此可知B正确．答案：B1．下列不是玻尔在他提出的原子模型中所做的假设有()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”概念，原子的不同能量状态与电子绕核运动不同的圆轨道相对应，是经典理论与量子化概念的结合．电子跃迁辐射的能量为答案：Dhν＝Em－En，与电子绕核做的圆周运动无关，故D不是．题型2能级跃迁)【例题】对于基态氢原子，下列说法中不正确的是(A．它能吸收10.2eV的光子B．它能吸收11eV的光子C．它能吸收14eV的光子D．它能吸收具有11eV动能的电子的部分能量解析：10.2eV刚好是氢原子n＝1和n＝2两能级能量之差，而11eV则不是氢原子基态和任一激发态间的能量之差，因而A正确，B错误．基态氢原子能吸收14eV的光子而被电离，且电离后的自由电子获得0.4eV的动能，故C正确．基态氢原子也能吸收具有11eV动能的电子一部分动能(10.2eV)而跃迁到n＝2的定态，使与之作用的电子剩余0.8eV的动能，可见应选B.答案：B规律总结：氢原子与光子和实物粒子的作用是不同的．对于能量小于氢原子电离能(13.6eV)的光子，只有其能量刚好能使氢原子向某高能级跃迁的光子才能被基态氢原子吸收，否则不能吸收；对于能量等于或大于氢原子电离能的光子，则能被基态氢原子吸收而使氢原子电离，多余的能量变为自由电子的动能；对于实物粒子，只要其动能满足使氢原子向高能级跃迁，便能被氢原子吸收全部或部分动能而使氢原子向高能级跃迁，多余的能量仍为实物粒子的动能．总之，氢原子只能吸收整个光子，但是却能吸收实物粒子的部分动能．2．(2011年深圳一模)已知金属钾的逸出功为2.22eV，氢原子的能级如图18－4－2所示，一群处在n＝3能级的氢原子向低)能级跃迁时，能够从金属钾的表面打出光电子的光波共有(图18－4－2A．一种B．两种C．三种D．四种解析：n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，可以辐射出3种频率的光子．从n＝3向n＝1或从n＝2向n＝1跃迁时辐射出的能量大于2.22eV，能够从金属钾的表面打出光电子．答案：B