第18章 4 玻尔的原子模型-【步步高】2019版学案导学与随堂笔记物理（人教版选修3-5）江苏

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数值，而卫星的轨道半径可按需要任意取值． 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，m>n)时，会放出能量为hν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hν＝Em－En.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时，吸收的光子的能量同样由频率条件决定． [知识梳理]　玻尔原子理论的基本假设 1．轨道量子化 (1)原子中的电子在库仑引力的作用下，绕原子核做圆周运动． (2)电子运行轨道的半径不是任意的，也就是说电子的轨道是量子化的(填“连续多变”或“量子化”)． (3)电子在这些轨道上绕核的转动是稳定的，不产生电磁辐射． 2．定态 (1)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不同的能量，即原子的能量是量子化的，这些量子化的能量值叫做能级． (2)原子中这些具有确定能量的稳定状态，称为定态． (3)基态：原子能量最低的状态称为基态，对应的电子在离核最近的轨道上运动，氢原子基态能量E1＝－13.6 eV. (4)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：En＝E1.(E1＝－13.6 eV，n＝1,2,3，…) 3．频率条件与跃迁 当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(能量记为En，m＞n)时，会放出能量为hν的光子，该光子的能量hν＝Em－En，该式称为频率条件，又称辐射条件．反之，当电子吸收光子时会从较低的能量态跃迁到较高的能量态，吸收的光子能量同样由频率条件决定．[来源:学科网] 二、玻尔理论对氢光谱的解释 [导学探究] 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？ 答案　氢原子辐射光子的能量取决于两个能级的能量差hν＝Em－En(n<m)． 2．如图1所示是氢原子的能级图，一群处于n＝4的激发态的氢原子向低能级跃迁时能辐射出多少种频率不同的光子？ 图1 答案　氢原子能级跃迁图如图所示．从图中可以看出能辐射出6种频率不同的光子，它们分别是n＝4→n＝3，n＝4→n＝2，n＝4→n＝1，n＝3→n＝2，n＝3→n＝1，n＝2→n＝1. [知识梳理] 1．氢原子能级图(如图2所示) 图2 2．解释巴耳末公式 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＝Em－En(m>n)．巴耳末公式中的正整数n和2正好代表能级跃迁之前和跃迁之后所处的定态轨道的量子数n和2. 3．解释气体导电发光 通常情况下，原子处于基态，基态是最稳定的．气体放电管中的原子受到高速运动的电子的撞击，有可能向上跃迁到激发态，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，放出光子，最终回到基态． 4．解释氢原子光谱的不连续性 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． 5．解释不同原子具有不同的特征谱线 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． 三、玻尔理论的局限性 [导学探究]　玻尔理论的成功之处在哪儿？为什么说它又有局限性？ 答案　(1)玻尔理论成功之处在于第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功解释了氢原子光谱．(2)它的局限性在于过多的保留了经典粒子的观念． [知识梳理] 1．成功之处 玻尔理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功解释了氢原子光谱的实验规律． 2．局限性 保留了经典粒子的观念，仍然把电子的运动看做经典力学描述下的轨道运动． 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概率是多少，把电子这种概率分布用疏密不同的点表示时，这种图象就像云雾一样分布在原子核周围，故称电子云. 一、对玻尔原子模型的理解 1．轨道量子化 (1)电子的轨道半径只能够是一些不连续的、某些分立的数值． (2)氢原子