4.4 玻尔原子模型（word教参）-【优化探究】2021-2022学年新教材高中物理选择性必修第三册配套教参（鲁科版）

解析：由＝R得：当n＝3时，波长最长，＝R，当n＝4时，波长次之，＝R，解得＝，由E＝h得：＝＝。 答案： 创新应用练 7．氢原子光谱除了巴耳末系外，还有赖曼系、帕邢系等，其中帕邢系的公式为＝R，n＝4,5,6，…，R＝1.10×107 m－1。若已知帕邢系的氢原子光谱在红外线区域，试求： (1)n＝6时，对应的波长； (2)帕邢系形成的谱线在真空中的波速；n＝6时，光波传播的频率。 解析：(1)由帕邢系公式＝R，当n＝6时，得λ≈1.09×10－6 m。 (2)帕邢系形成的谱线在红外线区域，而红外线属于电磁波，在真空中以光速传播，故波速为光速c＝3×108 m/s， 由v＝＝λν，得ν＝＝＝ Hz≈2.75×1014 Hz。 答案：(1)1.09×10－6 m (2)3×108 m/s　2.75×1014 Hz 第4节　玻尔原子模型 [学科素养与目标要求] 物理观念：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。 科学思维：会计算原子跃迁时吸收或辐射光子的能量。 一、玻尔原子模型 1．轨道定态 (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。 (2)原子中这些具有确定能量的稳定状态，称为定态。 2．频率条件 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，会辐射能量为hν的光子，该光子的能量hν＝Em－En，该式称为频率条件。 二、氢原子的能级结构 1．原子的能量值都是确定的，各个确定的能量值称为能级。 2．基态：在正常状态下，原子处于最低能级，电子受核的作用力最大而处于离核最近的轨道，这时原子的状态称为基态，氢原子基态能量E1＝－13.6 eV。 3．激发态：电子吸收能量后，原子从低能级跃迁到高能级，这时原子的状态称为激发态。 氢原子各能级的关系为：En＝E1。(E1＝－13.6 eV，n＝1,2,3，…) 氢原子各能级相应的电子轨道半径关系为：rn＝n2r1。(r1＝0.53×10－10 m，n＝1,2,3，…) 三、解释氢原子光谱 1．氢原子能级图(如图所示) 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。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．解释氢原子光谱的不连续性 原子从高能级向低能级跃迁时辐射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，所以辐射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。 四、玻尔理论的局限性 1．成功之处 玻尔理论冲破了经典物理中能量连续变化的束缚，解释了原子结构和氢原子光谱的关系。 2．局限性 玻尔理论无法解释多电子原子的光谱(如氦原子光谱)。这是因为，该理论虽然引入了普朗克的量子化概念，认为电子轨道和能量都是量子化的，但没有跳出经典力学的范围，认为电子是经典粒子，运动有确定的轨道。 3．电子云 电子在原子核周围各处出现的概率是不同的。为了形象地描述电子的运动情况，人们将这些概率用点的方式表现出来，若某一空间范围内电子出现的概率大，则这里的点就密集；若某一空间范围内电子出现的概率小，则这里的点就稀疏。这种用点的疏密表示电子出现的概率分布的图形，称为电子云。 [基础知能小试] 1．判断下列说法的正误。 (1)玻尔的原子结构假说认为电子的轨道是量子化的。(√) (2)电子吸收某种频率条件的光子时会从较低的能量态跃迁到较高的能量态。(√) (3)电子能吸收任意频率的光子发生跃迁。(×) (4)玻尔理论能很好地解释氢光谱为什么是一些分立的亮线。(√) (5)玻尔理论能成功地解释氢光谱。(√) 2．如图为氢原子的能级图，则电子处在n＝4轨道上比处在n＝3轨道上离核的距离________(填“远”或“近”)。当大量氢原子处在n＝3的激发态时，由于跃迁所发射的谱线有________条。 答案：远　3 要点一　对玻尔原子模型的理解 　(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？ (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？ 提示：(1)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)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，会辐射能量为hν的光子(h是普朗克常