2017人教版高中物理选修3-5（课件+检测）:18.4玻尔的原子模型 （2份打包）

4玻尔的原子模型 目标导航 学习目标 1.能记住玻尔原子理论的基本假设的内容。 2.记住能级、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模型。 重点难点 重点:玻尔原子理论的基本假设。 难点:对玻尔理论的理解。 激趣诱思 卢瑟福的核式结构模型很好地解释了α粒子的散射实验,但很快就遇到了现实中的困难,例如原子核外电子绕核旋转时,据经典电磁理论它要向外辐射能量,轨道半径会越来越小,但实际上电子在绕核旋转时却不向外辐射能量。我们该怎样解决这一困难呢? 简答:电子的轨道是量子化的,电子在这些轨道上绕核转动时,不向外辐射能量。 预习导引 一、玻尔原子理论的基本假设 1.轨道量子化 玻尔认为,电子绕原子核做圆周运动,服从经典力学的规律,但轨道不能是任意的,只有半径在符合一定条件时,这样的轨道才是可能的,也就是说:电子的轨道是量子化的。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.能量的量子化 电子在不同轨道上运动时能量是不同的,轨道的量子化势必对应着能量的量子化,这些量子化的能量值叫作能级。这些具有确定的能量稳定状态称为定态,能量最低的状态叫作基态。也就是说,原子只能处在一系列不连续的能量状态中。氢原子基态能量为-13.6 eV。 3.频率条件 当电子从能量较高的定态轨道跃迁到能量较低的定态轨道时,会辐射出能量为hν的光子,这个光子的能量由前后两个能级的能量差决定,即hν=Em-En。反之会吸收光子。 预习交流1 氢原子的能量具体包括几种能量? 答案:原子的能量包括:原子的原子核与电子所具有的电势能和电子运动的动能。 二、玻尔理论对氢光谱的解释 1.玻尔理论解释巴耳末公式 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之后的定态轨道的量子数n和2。并且理论上的计算和实验测量的里德伯常量符合得很好,同样,玻尔理论也很好地解释甚至预言了氢原子的其他谱线系。 2.解释气体放电发光 气体放电管中的原子受到高速运动的电子的撞击,有可能跃迁到激发态,激发态是不稳定的,会自发地向低能级跃迁,放出光子。 3.解释氢原子光谱的不连续 原子从较高的能态向低能态跃迁时放出光子的能量等于前后两能级差,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。 三、玻尔模型的局限性 1.玻尔理论的成功之处 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,成功地解释了氢原子光谱的实验规律。 2.玻尔理论的局限性 对更复杂的原子发光,玻尔理论却无法解释,它的不足之处在于过多地保留了经典理论。把电子运动看成是经典力学描述下的轨道运动。 3.电子云 根据量子观念,核外电子的运动服从统计规律,而没有固定的轨道,我们只能知道它们在核外某处出现的概率大小,画出来的图像就像云雾一样,稠密的地方就是电子出现概率大的地方,把它形象地称作电子云。 预习交流2 电子在核外的运动有固定的轨道吗?玻尔模型中关于轨道量子化的理论如何理解? 答案:在原子内部电子的运动无轨道可言。只不过当原子处于不同能级时,电子出现在rn=n2r1处的几率大。 一、　玻尔原子理论的基本假设 知识精要 1.第一条假设——能级(定态)假设 原子只能处于一系列不连续的能量状态中,在这些状态中原子是稳定的,电子虽然绕核运动,但并不向外辐射能量。这些状态叫定态。(本假设是针对原子稳定性提出的) (1)基态:在正常状态下,原子处于最低能级,这时电子在离核最近的轨道上运动,这种定态叫基态。 (2)激发态:原子处于较高能级时,电子在离核较远的轨道上运动,这种定态叫激发态。除基态以外的定态都叫激发态。 2.第二条假设——轨道量子化假设 原子的不同能量状态跟电子沿不同的圆形轨道绕核运动相对应。原子的定态是不连续的,因此电子的可能轨道的分布也是不连续的,如图所示。轨道半径rn=n2r1(n=1,2,3,…),式中r1代表第一条(即离核最近的)可能轨道的半径,rn代表第n条可能轨道的半径。 例如:氢原子的电子绕核运动时,其最小半径是0.53×10-10 m,不可再小,电子还可能在半径是 2.12×10-10 m、4.77×10-10 m……的轨道上运行,但轨道半径不可能是介于这些数值中间的某个值。 3.第三条假设——跃迁假设 原子从一种定态(设能量为En)跃迁到另一种定态(设能量为Em)时,它辐射(或吸收)一定频率的光子,光子的能量由这两种定态的能量差决定,即hν=Em-En,这个式子称为频率条件公式,也叫辐射条件公式,h为普朗克常量,ν为光子的频率。 典题例解 【例1】 (多选)关于玻尔理论,以下论断中正确的是(　　) A.原子的不同定态对应于电子沿