高中物理 第十八章 第四节 玻尔的原子模型学案(新人教版)选修3-5

第十八章 原子结构

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。

3．能用玻尔的原子理论简单解释氢光谱，同时了解玻尔理论的不足之处。

【重点难点】

1．玻尔理论的基本假设。

2．能级跃迁等知识的本质理解。

【课前预习】

1．玻尔理论的基本假设

（1）轨道量子化

围绕原子核运动的电子轨道半径只能是某些_______、_______数值，这种现象叫做轨道量子化。

（2）能量量子化

①定态：电子在不同的轨道对应不同的_________，在这些状态中尽管电子在做变速运动，却不向外__________，在这些状态中原子是_______。

②能量量子化：电子在不同轨道对应不同的状态，原子在不同的状态中具有不同的________，因轨道是量子化的，所以原子能量也是_________。__________实验充分说明了这一点。 ③能级：把量子化的_________称为能级，其中能量最低的状态叫做_________，其他状态叫做__________，处于____________的原子最稳定。

（3）频率条件

①跃迁：当电子从能量较高（较低）的定态轨道跳到能量较低（较高）的定态轨道的过程。 ②电磁辐射：当电子在不同的定态轨道跃迁时就会放出或吸收一定频率的_________，光子的能量值为：hv __________（其中h 是普朗克常量，v 是光子的频率，m E 是高能级能量，n E 是低能级能量）。

2．玻尔理念对氢光谱的解释

（1）当原子从高能级跃迁到低能级时，辐射光子的能量等于_____________。由于原子的能级___________，所以辐射的光子的能量_________。从光谱上看，原子辐射光波的频率只有若

干分立的值。

（2）在能级跃迁中，原子吸收的能量与发生跃迁的两能级之差存在一定的关系：若用光子使原子能级发生跃迁，必须满足m n hv E E =-，但对电离不受限制；若用实物粒子使原子能级发生跃迁，只需满足k m n E E E -≥。 3．玻尔理论的成功与局限性

（1）成功之处是解释了__________光谱的实验规律及__________稳定性。

（2）玻尔理论的成功之处在于引入了_________观念，存在局限性是由于过多地引用了_________理论。 【预习检测】

1．玻尔模型与人造卫星模型比较中正确的是（ ） A ．都是匀速圆周运动模型

B.人造卫星绕地球运行的轨道半径可以连续变化 C ．电子绕核运动的半径不是连续的

D.当人造卫星降低轨道时，也以辐射光子的形式释放能量

2．如图所示，氢原子从n>2的某一能级跃迁到n=2的能级，辐射出能量为2.55eV 的光子，问最少要给基态的氢原子提供多少电子伏特的能量，才能使它辐射出上述能量的光子？请在图上画出获得该能量后氢原子可能的辐射跃迁图。

3．用大量具有一定能量的电子轰击大量处于基态的氢原子，观测到了

一定数目的光谱线。调高电子的能量再次进行观测，发现光谱线的数目比原来增加了5条。用n ?表示两次观测中最高激发态的量子数n 之差，E 表示调高后电子的能量。根据氢原子的能级图可以判断，n ?和E 的可能值为（ ） A ．△n=1，13.22eV ＜E ＜13.32eV B ．△n=2，13.22eV ＜E ＜13.32eV C ．△n=1，12.75eV ＜E ＜13.06eV

D ．△n=2，12.75eV ＜

E ＜13.06 eV

参 考 答 案

【课前预习】

1.（1）特定的，不连续的； （2）能量状态，辐射能量，稳定的；能量，量子化的，赫兹；

－0.54 －13.60

－3.40

－1.50 －0.85 －0.38 －0.28 1

2

3 4 5 6 7

n

E /eV

能量值，基态，激发态，基态； （3）光子，m n E E -

2．（1）两个能级之差，不连续，也不连续；

3．（1）氢原子、原子、谱线； （2）量子，经典物理

【预习检测】

1．ABC 2．12.75ev 图略 3．AD

▲堂中互动▲

【典题探究】

【例题1】欲使处于基态的氢原子激发，下列措施可行的是（ ）

A ．用10.2eV 的光子照射

B ．用11eV 的光子照射 C. 用14eV 的光子照射 D ．用11eV 的电子碰撞

〖解析〗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，或大于电离能，否则不被吸收。另外原子还可以吸收外来电子（自由电子）的能量而被激发，只要入射电子的能量大于或等于两能级的能量之差，均可使原子发生跃迁。

［答案］ACD

【例题2】氢原子从能级A 跃迁到能级B 时，辐射频率为1v 的光子。氢原子从能级B 跃迁到能

级C 时，吸收频率为2v 的光子。若21v v >，则氢原子从能级C 跃迁到能级A 时将（ ）

A ．吸收频率为12v v +的光子

B ．辐射频率为21v v -的光子

C ．吸收频率为21v v -的光子

D ．辐射频率为12v v +的光子

〖解析〗12A B C B E E hv E E hv -=-=，，2121C A E E hv hv hv hv v v v -==-=-，联立得：，则。 ［答案］B

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