(教用word)第4章 第4节 玻尔原子模型-【提分教练】2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第三册(鲁科版2019)

第4节　玻尔原子模型 学业要求＋核心素养 1．理解玻尔原子理论的基本假设。(物理观念) 2．会用玻尔理论解释氢原子光谱。(科学思维) 3．会处理能级跃迁问题。(科学思维) 一、玻尔原子模型　氢原子的能级结构 1．基础梳理 (1)轨道定态 原子核外的电子只能在一些分立的特定轨道上绕核运动；电子在这些轨道上运动时，原子具有一定能量，其数值也是分立的，电子的轨道和原子的能量都是量子化的。电子虽然做圆周运动，但不向外辐射能量，处于稳定的状态，电子处于分立轨道的这些状态称为定态。 (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(其能量记为En，m＞n)时，会辐射能量为hν的光子，该光子的能量hν＝Em－En，这个式子被称为频率条件。 (3)能级：按照玻尔的原子理论，原子只能处于一系列不连续的能量状态。在每个状态中，原子的能量值都是确定的，各个确定的能量值称为能级。 (4)基态和激发态 ①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。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。 ②当电子从高能级轨道跃迁到低能级轨道时，原子会辐射能量；当电子从低能级轨道跃迁到高能级轨道时，原子要吸收能量。 2．尝试探究 (1)玻尔的原子模型轨道与卢瑟福的行星模型轨道是否相同？ 提示：不同。玻尔的原子模型的电子轨道是量子化的，只有当半径的大小符合一定条件时才有可能。卢瑟福的行星模型的电子轨道是任意的，是可以连续变化的。 (2)电子由高能量状态跃迁到低能量状态时，释放出的光子的频率可以是任意值吗？ 提示：不可以。因各定态轨道的能量是固定的，由hν＝Em－En可知，跃迁时释放出的光子的频率，也是一系列固定值。 二、解释氢原子光谱及玻尔理论的局限性 1．基础梳理 (1)氢原子的能级图 (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。 (3)玻尔理论的局限性保留了经典粒子的观念，把电子的运动仍然看成经典力学描述下的轨道运动。 2．尝试探究 为什么不同原子具有不同的特征谱线？ 提示：不同的原子具有不同的结构，不同原子的能级各不相同。核外电子发生跃迁时吸收或辐射光子的能量因不同原子的能级差的不同而不同，所以光子具有不同的频率，故不同原子具有不同的特征谱线。 1．判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (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)氢原子能级的量子化是氢原子光谱不连续的成因。 (　√　) (5)玻尔理论能很好地解释氢原子光谱为什么是一些分立的亮线。 (　√　) (6)巴耳末公式是玻尔理论的一种特殊情况。 (　√　) 2．(多选)氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离原子核较近的轨道上时，下列说法正确的是 (　　) A．核外电子受力变小 B．原子的能量减少 C．氢原子要吸收一定频率的光子 D．氢原子要放出一定频率的光子 BD　解析：由玻尔理论知，当电子由离原子核较远的轨道跃迁到离原子核较近的轨道上时，要放出能量，故要放出一定频率的光子；电子的轨道半径减小了，由库仑定律知，它与原子核之间的库仑力增大了，故选项A、C错误，选项B、D正确。 3．如图所示为氢原子的能级图，用能量为12.30 eV的光子去照射一群处于基态的氢原子，则受到光的照射后，下列关于氢原子跃迁说法正确的是(　　) A．电子能跃迁到n＝2的能级上去 B．电子能跃迁到n＝3的能级上去 C．电子能跃迁到n＝4的能级上去 D．电子不能跃迁到其他能级上去 D　解析：根据玻尔理论，原子的能量是不连续的，即能量是量子化的。因此只有那些能量刚好等于两能级间的能量差的光子才能被氢原子吸收，使氢原子发生跃迁。当氢原子由基态向n＝2、3、4轨道跃迁时吸收的光子能量分别为ΔE21＝－3.4 eV－(－13.6) eV＝10.20 eV，ΔE31＝－1.51 eV－(－13.6) eV＝12.09 eV，ΔE41＝－0.85 eV－(－13.6) eV＝12.75 eV，而入射光子的能量12.30 eV不等于任两能级间的能量差，故不能被氢原子吸收而发生能级跃迁，选项D正确。 4．(多选)氢原子能级如图所示，当氢原子从n＝3跃迁到n＝2的能级时，辐射光的波长为656 nm。以下判断正确的是(　　) A．氢原子从n＝2跃迁到n＝1的能级时，辐射光的波长大于656 nm B．用波长为325 nm的光照射，可使氢原子从n＝1跃迁到n＝2的能级 C