2018_2019版高中物理第3章原子世界探秘3.3量子论视野下的原子模型学案沪科版选修

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1、3.3　量子论视野下的原子模型[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，会计算原子跃迁时吸收或辐射光子的能量.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

2、数值，而卫星的轨道半径理论上可按需要任意取值．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)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(m＞n)．当电子从较低的能量态跃迁到较高的能量态，吸收的光子的能量同样由上式决定．[知识梳理]1．轨道量子化(1)轨道半径只能够是某些分立的数值．(2)氢原子的电子最小轨道半径r1＝0.053nm，轨道半径满足rn＝n

3、2r1，n为量子数，n＝1,2,3，….2．能级(1)能级：在玻尔模型中，原子的能量状态是不连续的，因而各定态的能量只能取一些分立值，我们把原子在各定态的能量值叫做原子的能级．(2)基态和激发态①基态：在正常状态下，原子处于能量最低的状态，这时电子在离核最近的轨道上运动，这一定态叫做基态．②激发态：电子在其他轨道上运动时的定态叫做激发态．(3)能量量子化不同轨道对应不同的状态，在这些状态中，尽管电子做变速运动，却不辐射能量，因此这些状态是稳定的，原子在不同状态有不同的能量，所以原子的能量也是量子化的．13原子各能级：En＝E1(E1＝－

4、13.6eV，n＝1,2,3，…)3．光子的发射和吸收(1)光子的发射：原子从高能级(Em)向低能级(En)跃迁时会发射光子，放出光子的能量hν与始末两能级Em、En之间的关系为：hν＝Em－En.(2)光子的吸收：原子吸收光子后可以从低能级跃迁到高能级．高能级Em低能级En[即学即用]　判断下列说法的正误．(1)玻尔认为电子运行轨道半径是任意的，就像人造地球卫星，能量大一些，轨道半径就会大点．(　×　)(2)玻尔认为原子的能量是量子化的，不能连续取值．(　√　)(3)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，会放出任意能量

5、的光子．(　×　)(4)处于能级越高的氢原子，向低能级跃迁时释放的光子能量越大．(　×　)二、原子的能级跃迁问题[导学探究]　根据氢原子的能级图，说明：1．氢原子从高能级向低能级跃迁时，发出的光子的频率如何计算？答案　氢原子辐射光子的能量决定于两个能级差hν＝Em－En(n

6、＝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)13图22．各种物质的原子结构不同，能级分布也就各不相同，它们可以发射的光的频率也不相同，每种元素的原子发出的光都有自己的特征，因而有自己的原子光谱．3．由于原子的能级是不连续的，所以辐射的光子的能量也是不连续的．从光谱上看，原子辐射光波的频率只有若干分立的值．[即学即用]　判断下列说法的正误．(1)玻尔理论能很好地解释氢原子的光谱．(　√　)(2)处于基态的原子是不稳定的，会自发地向其他能级跃迁，放出光子．(　×　)(3)不同的原子具有相同的能级，原子跃迁

7、时辐射的光子频率是相同的．(　×　)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化的思想引入原子领域，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．玻尔理论的成就玻尔理论第一次将量子观念引入原子领域；提出了能级和跃迁的概念，成功解释了氢原子光谱的实验规律．2．玻尔理论的局限性没有彻底摆脱经典物理学的束缚，对比较复杂的原子光谱无法解释．3．电子云原子中电子的运动并没有确定的轨道，而是可以出现在原

8、子内的整个核外空间，只是在不同的地方出现的概率不同．如果用疏密不同的点表示电子在各处出现的概率，画出图来，就像云雾一样，人们把它叫做电子云．[即学即用]　判断下列说法的正误．(1)玻尔第一次提出了量子化的观