18.4--玻尔的原子模型(卡片)

卡片式五环节教学使用班级：高二（2）班姓名：制作者：雷建勋§18.4玻尔的原子模型【学习目标】1.了解玻尔原子理论的主要内容。2.知道卢瑟福原子模型的困难，了解玻尔原子理论的主要内容。3.了解能级、能量量子化以及基态、激发态的概念。【预习卡片】一．玻尔的原子理论1.什么是轨道量子化？2.什么是能量量子化？3.原子从一种定态（设能量为En）跃迁到另一种定态（设能量为Em）时，它辐射（或吸收）光子有什么特点？4.什么是基态？什么是激发态？二.氢原子的能级图玻尔根据经典电磁理论和牛顿力学计算出氢原子的电子的各条可能轨道半径和电子在各条轨道上运动时的能量（包括动能和势能）公式：轨道半径：21nrnrn=1，2，3……；能量：121nEEnn=1，2，3……式中1010.5310rm、113.6EeV分别代表第一条（即离核最近的）可能轨道的半径和电子在这条轨道上运动时的能量，rn、En分别代表第n条可能轨道的半径和电子在第n条轨道上运动时的能量，n是正整数，叫量子数。注意：计算能量时取离核无限远处的电势能为零，电子带负电，在正电荷的场中为负值，电子的动能为电势能绝对值的一半，总能量为负值。请同学们先计算各量子数所对应的能量，从而画出氢原子的能级图。三．玻尔理论对氢光谱的解释阅读教材P58-P59，回答下列问题：1．巴尔末公式有正整数n出现，这里我们也用正整数n来标志氢原子的能级。它们之间是否有某种关系？2．气体导电发光机理是什么？3．试解释原子光谱为什么是线状光谱？4．不同元素的原子为什么具有不同的特征谱线？卡片式五环节教学使用班级：高二（2）班姓名：制作者：雷建勋四．玻尔理论的局限性玻尔理论虽然把量子理论引入原子领域，提出定态和跃迁概念，成功解释了氢原子光谱，但对多电子原子光谱无法解释，玻尔理论的局限性在哪里？【讨论卡片】一.应注意一群原子和一个原子跃迁的不同一群氢原子就是处在n轨道上有若干个氢原子，某个氢原子向低能级跃迁时，可能从n能级直接跃迁到基态，产生一条谱线；另一个氢原子可能从n能级跃迁到某一激发态，产生另一条谱线，该氢原子再从这一激发态跃迁到基态，再产生一条谱……由数学知识得到一群氢原子处于n能级时可能辐射的谱线条数为2(1)2nnnC。对于只有一个氢原子的，该氢原子可从n能级直接跃迁到基态，故最少可产生一条谱线，不难推出当氢原子从n能级逐级往下跃迁时，最多可产生n－1条谱线。1.有一个处于量子数n＝4的激发态的氢原子，它向低能级跃迁时，最多可能发出几种频率的光子？二.应注意跃迁与电离的不同根据玻尔理论，当原子从低能态向高能态跃迁时，必须吸收光子方能实现；相反，当原子从高能态向低能态跃迁时，必须辐射光子才能实现，不管是吸收还是辐射光子，其光子的能量必须满足nkhEE，即两个能级的能量差。使基态原子中的电子得到一定的能量，彻底摆脱原子核的束缚而成为自由电子，叫做电离，所需要的能量叫电离能。光子和原子作用而使原子发生电离时，不再受“nkhEE”这个条件的限制。这是因为原子一旦被电离，原子结构即被破坏，因而不再遵守有关原子的结构理论。2.氦原子被电离出一个核外电子,形成类氢结构的氦离子。已知基态的氦离子能量为E1=-54.4eV,氦离子能级的示意图如图所示。在具有下列能量的光子中,不能被基态氦离子吸收而发生跃迁的是()A.40.8eVB.43.2eVC.51.0eVD.54.4eV3.当用具有1.87eV能量的光子照射n＝3激发态的氢原子时，氢原子（）A.不会吸收这个光子B.吸收该光子后被电离，电离后的动能为0.36eVC.吸收该光子后被电离，电离后电子的动能为零D.吸收该光子后不会被电离三.要注意辐射谱线频率、波长的不同氢原子能级图形象地给出了各能级的能量大小关系。当氢原子从n能级直接跃迁到基态时，两能级能量差值最大，由能的转化与守恒可知，辐射的光子频率最大，对应的波长最小，表达式为max1nhEE，1minnhcEE，同理从n能级跃迁到n－1能级时，两能级能量的差值最小，辐射的光子频率最小，波长最长，即min1nnhEE，max1/nnhcEE。4.氢原子能级图的一部分如图2所示，a、b、c分别表示在不同能级之间的三种跃迁途径，设在a、b、c三种跃迁过程中，放出光子的能量和波长分别是abcEEE、、和abc、、，则（）A.bacB.111bacC.bacD.bacEEE四.应注意入射光子与入射的实物粒子不同卡片式五环节教学使用班级：高二（2）班姓名：制作者：雷建勋根据光子说，每一个光子的能量h均不可“分”，也只有频率nkEEh的光子才能使k态的原子跃迁到n态。实物粒子与光子不同，其能量不是一份一份的。实物粒子使原子发生能级跃迁是通过碰撞来实现的。当实物粒子速度达到一定数值，具有一定的动能时，实物粒子与原子发生碰撞，其动能可全部或部分地被原子吸收，使原子从一个较低的能级跃迁到另一个较高的能级，原子从实物粒子所处获得的能量只是两个能级的能量之差。只要入射粒子的能量大于或等于两个能级的能量差值，均可使原子发生能级跃迁。5.用能量为12eV的光子照射处于基态的氢原子时，则下列说法中正确的是A.使基态电子电离B.使电子跃迁到n＝3的能级C.使电子跃迁到n＝4的能级D.电子仍处于基态6.用总能量为13eV的一个自由电子与处于基态的氢原子发生碰撞（不计氢原子的动量变化），则电子可能剩余的能量（碰撞中无能量损失）是（）A.10.2eVB.2.8eVC.0.91eVD.12.75eV五.应注意电子跃迁时电势能的变化量与其动能的变化量不同若某定态的氢原子核外电子的轨道半径为r，则电子的总动能为22kkeEr，电势能为2PkeEr，该定态的总能量为22keEr。显然，某定态核外电子的动能Ek总是等于该定态总能量的绝对值，原子系统的电势能PE总是等于该定态总能量值的两倍。若电子从轨道半径nr跃迁到mr（nmrr），其动能的减少量为2111()2mnkkkmnEEEkerr，其势能的增加量为211()mnkPPnmEEEkerr。显然||||kPEE。7.氢原子的核外电子由一个轨道跃迁到另一轨道时，可能发生的情况有A.放出光子,电子动能减少,原子势能增加,且动能减少量小于势能的增加量B.放出光子,电子动能增加,原子势能减少,且动能增加量与势能减少量相等C.吸收光子,电子动能减少,原子势能增加,且动能减少量小于势能的增加量D.吸收光子,电子动能增加,原子势能减少,且动能增加量等于势能的减少量【巩固提高】1．下面关于玻尔理论的解释中，不正确的说法是（）A．原子只能处于一系列不连续的状态中，每个状态都对应一定的能量B．原子中，虽然核外电子不断做加速运动，但只要能量状态不改变，就不会向外辐射能量C．原子从一种定态跃迁到另一种定态时，一定要辐射一定频率的光子D．原子的每一个能量状态都对应一个电子轨道，并且这些轨道是不连续的2．根据玻尔理论，氢原子中，量子数N越大，则下列说法中正确的是（）A．电子轨道半径越大B．核外电子的速率越大C．氢原子能级的能量越大D．核外电子的电势能越大3．根据玻尔的原子理论，原子中电子绕核运动的半径（）A．可以取任意值B．可以在某一范围内取任意值C．可以取一系列不连续的任意值D．是一系列不连续的特定值4．按照玻尔理论，一个氢原子中的电子从一半径为ra的圆轨道自发地直接跃迁到一半径为rb的圆轨道上，已知rarb，则在此过程中（）A．原子要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．原子要发出某一频率的光子D．原子要吸收某一频率的光子5．如图所示，大量氢原子处于能级n=4的激发态，当它们向各较低能级跃迁时，对于多种可能的跃迁，下面说法中正确的是（）A.从n=4能级跃迁到n=2能级放出的光子的频率等于从n=2能级跃迁到n=1能级放出的光子的频率B.最多只能放出6种不同频率的光子C.从n=4能级跃迁到n=1能级放出的光子频率最高D.从n=4能级跃迁到n=1能级放出的光子波长最长E/ev∞4n3210-0.85-1.51-3.4-13.6