第4章 4 第2课时 玻尔理论对氢光谱的解释及其局限性-【精彩三年】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第三册课程探究与巩固教师用书配套课件PPT（人教版）

第四章 原子结构和波粒二象性 4　氢原子光谱和玻尔的原子模型 第2课时　玻尔理论对氢光谱的 解释及其局限性 课程解读 课标要点 学科素养 链接浙江选考 1．通过对氢原子光谱的分析，了解原子的能级结构 2．了解微观世界的量子化特征 3．通过史实，了解量子概念的建构对人类认识自然的影响 科学思维：玻尔理论对氢光谱的解释 科学态度与责任：体会量子论的建立对人们认识物质世界的影响 1．玻尔理论对氢光谱的解释 2．了解玻尔理论的局限性 目录 CONTENTS 新教材•知本与思辨 新教材•拓展与应用 01 02 新教材•知本与思辨 01 1．玻尔理论对氢光谱的解释 (1)氢原子能级图(如图所示) 知识点　玻尔理论对氢光谱的解释及其局限性 (3)解释气体导电发光：通常情况下，原子处于基态，非常稳定，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，释放能量，放出光子(发光)：hν＝E初－E末。 2．玻尔理论的局限性 (1)成功之处：玻尔的原子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作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，我们只能描述某时刻电子在某个位置出现概率的多少，把电子这种概率分布用疏密不同的点表示时，这种图像就像云雾一样分布在原子核周围，故称电子云。 1．判断题(正确的打“√”，错误的打“”) (1)基态的原子会自发地向能量较高的能级跃迁，放出光子。(　 　) (2)激发态的原子会自发地向能量较低的能级跃迁，放出光子。(　 　) (3)原子若是吸收光子的能量而被激发，则光子的能量必须等于两能级的能量差，否则不被吸收。(　 　) 思辨 × √ √ 2．思考题：为什么氢原子光谱是不连续的？ 【答案】 原子从较高的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，氢原子的发射光谱只有一些分立的亮线。 思辨 新教材•拓展与应用 02 例1 (多选)氢原子的能级图如图所示，一群处于某激发态的氢原子向低能级跃迁时可辐射出3种频率的光子。下列给出的不同光子能量的入射光，可以让处于该激发态的氢原子电离的是(　 　) A．0.66 eV B．0.85 eV C．3.40 eV D．13.6 eV 类型一　玻尔理论对氢光谱的解释 CD 【解析】 由题意，一群处于某激发态的氢原子向低能级跃迁时可辐射出3种频率的光子，则由氢原子跃迁时辐射光子的种数Cn2＝3可知，这群氢原子处于n＝3能级，而要使处于该能级的氢原子发生电离，则所吸收的能量必须大于该能级能量的绝对值，即必须大于1.51 eV，故选C、D。 类型一　玻尔理论对氢光谱的解释 活学活用 氢原子的能级示意图如图所示。已知蓝光光子的能量范围为2.53～2.76 eV，紫光光子的能量范围为2.76～3.10 eV。若使处于基态的氢原子被激发后可辐射蓝光，不辐射紫光，则激发氢原子的光子能量为(　 　) A．10.20 eV B．12.09 eV C．12.75 eV D．13.06 eV C 活学活用 【解析】 由题意知，使处于基态的氢原子激发后可辐射蓝光，不辐射紫光，则由蓝光光子能量范围可知，氢原子从n＝4能级向低能级跃迁可辐射蓝光，不辐射紫光(即从n＝4能级跃迁到n＝2能级辐射蓝光)，则需激发氢原子到n＝4能级，则激发氢原子的光子能量为ΔE＝E4－E1＝12.75 eV，故选C。 例2 关于玻尔理论的局限性，下列说法中正确的是(　 　) A．玻尔的原子模型与原子的核式结构模型本质上是完全一致的 B．玻尔理论的局限性是保留了过多的经典物理理论 C．玻尔理论的局限性在于提出了定态和能级之间跃迁的概念 D．玻尔第一次将量子观念引入原子领域，是使玻尔理论陷入局限性的根本原因 类型二　玻尔理论的局限性 B 【解析】 玻尔的原子模型与原子的核式结构模型本质上是不同的，故A错误；玻尔第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和能级之间跃迁的概念，所以成功地解释了氢原子光谱的实验规律，但是由于过多保留了经典粒子的观念，仍然摆脱不了核式结构模型的局限性，故B正确，C、D错误。 类型二　玻尔理论的局限性 活学活用 (多选)关于玻尔理论的局限性，下列说法中正确的是(　 　) A．玻尔理论成功解释了氢原子光谱的实验规律 B．玻尔理论也能很好地解释其他原子光谱 C．玻尔理论的缺陷是过多地保留了经典物理理论 D．玻尔理论把电子的运动看作经典力学描述下的轨道运动 ACD 活学活用 【解析】 玻尔理论成功解释了氢原子光谱的实验规律，但对其他原子光谱的解释则不成功，故A正确，B错误；玻尔理论的缺陷是过多地保留了经典物理理论，C正确；玻尔理论把电子的运动看作经典力学描述下的轨道运动，D正确。 本课点睛 课后请完成高效作业26 氢原子的能级图如图所示，四条氢原子的光谱线，是氢原子从n＝3、4、5、6能级跃迁到n＝2能级时辐射的。 根据频率条件hν＝En－E2(n都取大于2的正整数)可以判定Hα、Hβ、Hγ、Hδ的频率依次增大，波长依次减小。 感谢聆听，再见！ (2)解释巴耳末公式 巴耳末公式＝R∞(－)(n＝3，4，5，…)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。 (4)解释氢原子光谱的不连续性：原子从较高的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。大量处于激发态为n能级的原子可能的光谱线条数：。 (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。 $$