高中物理 第十八章 原子结构 4 玻尔的原子模型学案(新人教版)选修3-5.doc

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1、4 玻尔的原子模型学习目标知识脉络1.知道玻尔原子理论基本假设的主要内容.(重点)2.了解能级、能级跃迁、能量量子化以及基态、激发态等概念.(重点)3.掌握用玻尔原子理论简单解释氢原子模型.(重点、难点)4.了解玻尔模型的不足之处及其原因.玻尔原子理论的基本假设1.玻尔原子模型(1)原子中的电子在库仑力的作用下,绕原子核做圆周运动.(2)电子绕核运动的轨道是量子化的.(3)电子在这些轨道上绕核的转动是稳定的,且不产生电磁辐射.2.定态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,这些量子化的能量值叫做能级,原子具有确定能量的稳定状态

2、,称为定态.能量最低的状态叫做基态,其他的能量状态叫做激发态.3.跃迁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,会放出能量为hν的光子,该光子的能量hν=Em-En,这个式子被称为频率条件,又称辐射条件.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.(×)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

3、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.根据玻尔原子模型,原子核外的电子处于一系列不连续的轨道上,原子在不同的轨道又具有不同的能量.探讨1:原子处于什么状态稳定,什么状态不稳定?【提示】 原子处于基态时是稳定的,原子处于激发态时不稳定.探讨2:原子的能量与电子的轨道半径具有怎样的对应关系?【提示】 原子的能量与电子的轨道半径相对应,轨道半径大,原子的能量大,轨道半径小,原子的能量小.1.轨道量子化轨道半径只能

4、够是一些不连续的、某些分立的数值.氢原子各条可能轨道上的半径rn=n2r1(n=1,2,3…)其中n是正整数,r1是离核最近的可能轨道的半径,r1=0.53×10-10m.其余可能的轨道半径还有0.212nm、0.477nm…不可能出现介于这些轨道半径之间的其他值.这样的轨道形式称为轨道量子化.2.能量量子化(1)电子在可能轨道上运动时,尽管是变速运动,但它并不释放能量,原子是稳定的,这样的状态也称之为定态.(2)由于原子的可能状态(定态)是不连续的,具有的能量也是不连续的。这样的能量值,称为能级,能量最低的状态称为基态,其他的状态叫作激发态,对氢原子,以无穷远处为势能零点时,其能级公式E

5、n=E1(n=1,2,3…)其中E1代表氢原子的基态的能级,即电子在离核最近的可能轨道上运动时原子的能量值,E1=-13.6eV.n是正整数,称为量子数.量子数n越大,表示能级越高.(3)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.3.跃迁原子从一种定态(设能量为E2)跃迁到另一种定态(设能量为E1)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,高能级Em低能级En.可见,电子如果从一个轨道到另一个轨道,不是以螺旋线的形式改变半径大小的,而是从一个轨道上“跳跃”到另一个轨道上.玻尔将这种现象叫作电子的跃迁.1.玻尔在他提出的原子模型中所作的假

6、设有(  )A.原子处在具有一定能量的定态中,虽然电子做加速运动,但不向外辐射能量B.原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道绕核运动相对应,而电子的可能轨道的分布是不连续的C.电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时,辐射(或吸收)一定频率的光子D.电子跃迁时辐射的光子的频率等于电子绕核做圆周运动的频率E.电子跃迁时辐射的光子的频率小于电子绕核做圆周运动的频率【解析】 A、B、C三项都是玻尔提出来的假设,其核心是原子定态概念的引入与能量跃迁学说的提出,也就是“量子化”的概念.原子的不同能量状态与电子绕核运动时不同的圆轨道相对应,是经典理论与量子化概念的结合.原子辐射的能量与电子在某一可能轨道上绕核

7、的运动无关.【答案】 ABC2.如图1841所示给出了氢原子的6种可能的跃迁,则它们发出的光波长最长的是________,频率最高的是________.图1841【解析】 能级差越大,对应的光子的能量越大,频率越大,波长越小.【答案】 a c3.氢原子的核外电子从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道的过程中,原子要________光子,电子的动能________,原子的电势能________.【解析】 根据玻尔理论,氢原子

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