2024年高中物理第十八章原子结构第4节玻尔的原子模型学案新人教版选修3_5.docVIP

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第4节玻尔的原子模型

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、轨道和能量量子化以及基态、激发态等概念．3．能用玻尔理论说明氢原子模型．4.了解玻尔理论的不足之处和缘由．

一、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引力的作用下，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，不产生电磁辐射．

2．定态

(1)当电子在不同轨道上运动时，原子处于不同的状态中，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．

(2)原子中这些具有确定能量的稳定状态，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(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，该式被称为频率条件，又称辐射条件．

二、玻尔理论对氢光谱的说明

1．氢原子的能级图

2．说明巴耳末公式

(1)依据玻尔理论，从高能级跃迁到低能级时辐射的光子的能量为hν＝Em－En．

(2)巴耳末公式中的正整数n和2正好代表能级跃迁和之后所处的定态轨道的量子数n和2，并且理论上的计算和试验测量的里德伯常量符合得很好．

3．说明氢原子光谱的不连续性：原子从较高能级向低能级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，因此原子的放射光谱只有一些分立的亮线．

三、玻尔模型的局限性

1．玻尔理论的胜利之处：玻尔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，胜利地说明了氢原子光谱的试验规律．

2．玻尔理论的局限性：保留了经典粒子的观念，把电子的运动仍旧看做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，我们只能描述电子在某个位置出现概率的大小，把电子这种概率分布用疏密不同的点表示时，这种图象就像云雾一样分布在原子核四周，故称电子云．

判一判(1)玻尔的原子结构假说认为电子的轨道是量子化的．()

(2)电子汲取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)电子能汲取随意频率的光子发生跃迁．()

(4)玻尔的原子理论模型可以很好地说明氦原子的光谱现象．()

(5)电子的实际运动并不具有确定的轨道．()

提示：(1)√(2)√(3)×(4)×(5)√

做一做(多选)玻尔在他提出的原子模型中所做的假设有()

A．原子处在具有肯定能量的定态中，虽然电子做变速运动，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形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(或汲取)肯定频率的光子

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

提示：选ABC．选项A、B、C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级跃迁学说的提出，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形轨道相对应，是经典理论与“量子化”概念的结合．

想一想为什么原子光谱是线状谱？

提示：原子从高能级向低能级跃迁时，放出光子的能量是不连续的，所以原子光谱是线状谱．

对玻尔理论的理解

1．轨道量子化

(1)轨道半径只能够是一些不连续的、某些分立的数值．

(2)氢原子的电子最小轨道半径为r1＝0.053nm，其余轨道半径满意rn＝n2r1，式中n称为量子数，对应不同的轨道，只能取正整数．

2．能量量子化

(1)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．

(2)基态：原子最低的能量状态称为基态，对应的电子在离核最近的轨道上运动，氢原子基态能量E1＝－13.6eV.

(3)激发态：除基态之外的其他能量状态称为激发态，对应的电子在离核较远的轨道上运动．

氢原子各能级的关系为：

En＝eq\f(1,n2)E1(E1＝－13.6eV，n＝1，2，3，…)

3．跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或汲取肯定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差确定，即高能级Emeq\o(,\s\up7(放射光子hν＝Em－En),\s\do5(汲取光子hν＝Em－En))低能级En

(多选)由玻尔理论可知，下列说法中正确的是()

A．电子绕核运动有加速度，就要向外辐射电磁波

B．处于定态的原子，其电子做变速运动，但它并不向外辐射能量

C．原子内电子的可能轨道是连续的

D．原子的轨道半径越大，原子的能