1、课前预习落实基础第十八章 原子结构|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升第4节 玻尔的原子模型课前预习落实基础第十八章 原子结构|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升学习目标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、轨道和能量量子化以及基态、激发态等概念。3能用玻尔理论解释原子模型。4了解玻尔理论的不足之处和原因。课前预习落实基础第十八章 原子结构|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升课前预习落实基础 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_的作用下，绕_做圆周运动。(2)电子绕核运动的轨道是
2、_的。(3)电子在这些轨道上绕核的转动是稳定的，不产生_。库仑引力原子核量子化电磁辐射课前预习落实基础第十八章 原子结构|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升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_的，这些量子化的能量值叫作_。(2)原子中这些具有确定能量的稳定状态，称为定态。能量最低的状态叫作_，其他的能量状态叫作_。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，mn)时，会放出能量为 h 的光子，该光子的能量 h _，该式被称为频率条件，又称辐射条件。量子化能级基态激发
3、态EmEn课前预习落实基础第十八章 原子结构|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升二、玻尔理论对氢光谱的解释1氢原子的能级图图 1841课前预习落实基础第十八章 原子结构|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升2解释巴耳末公式(1)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 h _。(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_的量子数 n 和 2，并且理论上的计算和实验测量的_符合得很好。3解释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_，由于原子的能级是_的，所以放出的光子的能量也是
4、_的，因此原子的发射光谱只有一些分立的亮线。EmEn定态轨道里德伯常量两能级差分立分立课前预习落实基础第十八章 原子结构|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升三、玻尔模型的局限性1 玻 尔 理 论 的 成 功 之 处：玻 尔 理 论 第 一 次 将_引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功地解释了_光谱的实验规律。2玻尔理论的局限性：保留了_的观念，把电子的运动仍然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，这种图像就像_一样分布在原子核周围，故称_。量子观念氢原
5、子经典粒子云雾电子云课前预习落实基础第十八章 原子结构|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升自主思考判断下列说法的正误。(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。()(4)玻尔第一次提出了量子化的观念。()(5)玻尔的原子理论模型可以很好地解释氦原子的光谱现象。()(6)电子的实际运动并不具有确定的轨道。()课前预习落实基础第十八章 原子结构|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升课堂互动考点突破 考点一 对玻尔原子理论的理解1
6、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 r10.053 nm，其余轨道半径满足 rnn2r1，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。课前预习落实基础第十八章 原子结构|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升(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 E113.6 eV。(3)激发态：除基态之外的
7、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 1n2E1(E113.6 eV，n1，2，3，)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，即高能级 Em低能级 En课前预习落实基础第十八章 原子结构|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升例 1(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，原子的能量越大课前预习落实基础第十八章 原
8、子结构|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升解析 按照经典物理学的观点，电子绕核运动有加速度，一定会向外辐射电磁波，很短时间内电子的能量就会消失，与客观事实相矛盾，由玻尔假设可知选项 A、C错，B 正确；原子轨道半径越大，原子能量越大，选项 D 正确。答案 BD课前预习落实基础第十八章 原子结构|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升规律总结(1)处于基态的原子是稳定的，而处于激发态的原子是不稳定的。(2)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。课前预习落实基础第十八章 原子结构|物理|选修3-5 菜 单
9、课堂互动考点突破课下作业能力提升变式训练1(多选)按照玻尔原子理论，下列表述正确的是A核外电子运动轨道半径可取任意值B氢原子中的电子离原子核越远，氢原子的能量越大C电子跃迁时，辐射或吸收光子的能量由能级的能量差决定，即 h EmEn(mn)D氢原子从激发态向基态跃迁的过程，可能辐射能量，也可能吸收能量课前预习落实基础第十八章 原子结构|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升解析 根据玻尔理论，核外电子运动的轨道半径是确定的值，而不是任意值，A 错误；氢原子中的电子离原子核越远，能级越高，能量越大，B 正确；由跃迁规律可知 C 正确；氢原子从激发态向基态跃迁的过程中，应辐射能
10、量，D 错误。答案 BC课前预习落实基础第十八章 原子结构|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升考点二 对原子能级和能级跃迁的理解1跃迁时电子动能、原子电势能与原子能量的变化当原子从高能级向低能级跃迁时，轨道半径减小，库仑引力做正功，原子的电势能Ep 减小，电子动能增大，向外辐射能量，原子能量减小。反之，原子电势能增大，电子动能减小，原子能量增大。课前预习落实基础第十八章 原子结构|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升2使原子发生跃迁的两种粒子光子与实物粒子课前预习落实基础第十八章 原子结构|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升
11、3氢原子能级跃迁的可能情况氢原子核外电子从高能级向低能级跃迁时可能直接跃迁到基态，也可能先跃迁到其他低能级的激发态，然后再跃迁到基态，因此处于 n 能级的电子向低能级跃迁时就有很多可能性，有n（n1）2种可能情况。课前预习落实基础第十八章 原子结构|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升例 2 用能量为 12.75 eV 的光子照射一群处于基态的氢原子，已知氢原子的基态能量 E113.6 eV，普朗克常量 h6.631034 Js，求：(1)这群氢原子的光谱共有几条谱线？(2)这群氢原子发出的光子的最大频率是多少？(3)这群氢原子发出的光子的最长波长是多少？思路引导解答本题
12、可按以下思路分析课前预习落实基础第十八章 原子结构|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升解析(1)处于基态的氢原子吸收光子后，被激发到n4 的激发态，这群氢原子的能级如图所示，由图可以判断，这群氢原子可能发生的跃迁共有 6 种，所以它们的谱线共有 6 条。(2)频率最大的光子能量最大，对应的跃迁能级差也最大，即从 n4 跃迁到 n1 发出的光子能量最大，根据玻尔假设，发出光子的能量 hE1112 142 代入数据，解得3.11015 Hz。课前预习落实基础第十八章 原子结构|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升(3)波长最长的光子能量最小，对应的跃迁
13、的能级差也最小，即从 n4 跃迁到 n3 所以 h cE4E3 chE4E3 31086.631034（0.851.51）1.61019 m 1.884106 m。答案(1)6条(2)3.11015 Hz(3)1.884106 m课前预习落实基础第十八章 原子结构|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升题组突破1(2019全国卷)氢原子能级示意图如图 1842所示。光子能量在 1.63 eV3.10 eV 的光为可见光。要使处于基态(n1)的氢原子被激发后可辐射出可见光光子，最少应给氢原子提供的能量为A12.09 eV B10.20 eVC1.89 eV C1.51 eV图
14、1842课前预习落实基础第十八章 原子结构|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升解析 由题意可知，基态(n1)氢原子被激发后，至少被激发到 n3 能级后，跃迁才可能产生能量在 1.63 eV3.10 eV 的可见光。故 E1.51(13.60)eV12.09 eV。故本题选 A。答案 A课前预习落实基础第十八章 原子结构|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升2(多选)关于氢原子能级的跃迁，下列叙述中正确的是A用波长为 60 nm 的 X 射线照射，可使处于基态的氢原子电离出自由电子B用能量为 10.2 eV 的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发
15、态C用能量为 11.0 eV 的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态D用能量为 12.5 eV 的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态课前预习落实基础第十八章 原子结构|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升解析 只有能量等于两能级间的能量之差的光子才能被氢原子吸收，发生跃迁，跃迁时，h0EmEn；而当光子能量 h0 不等于 EmEn 时都不能被原子吸收。当光子能量大于或等于 13.6 eV 时，可以被氢原子吸收，使氢原子电离。波长为 60 nm 的 X 射线的能量 Eh c，E6.6261034 310860109 J3.311018 J20.69 eV。氢原
16、子的电离能E0(13.6)eV13.6 eVE20.69 eV。课前预习落实基础第十八章 原子结构|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升所以用波长为 60 nm 的 X 射线照射可使处于基态的氢原子电离，A 正确。据 hEmEn，得 Em1hEn10.2 eV(13.6)eV3.4 eV。Em211.0 eV(13.6)eV2.6 eV。Em312.5 eV(13.6)eV1.1 eV。据 EmE1n2得，只有 Em13.4 eV 对应于 n2 的激发态，因电子绕核运动时只能吸收恰好具有两能级间能量差的能量的光子，所以只有 B 项中的光子可使氢原子从基态跃迁到激发态。答案
17、 AB课前预习落实基础第十八章 原子结构|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升规律总结 原子跃迁时需注意的几个问题(1)注意一群原子和一个原子：氢原子核外只有一个电子，在某段时间内，由某一轨道跃迁到另一个轨道时，只能出现所有可能情况中的一种，但是如果容器中盛有大量的氢原子，这些原子的核外电子跃迁时就会有各种情况出现。(2)注意直接跃迁与间接跃迁：原子从一种能量状态跃迁到另一种能量状态时，有时可能是直接跃迁，有时可能是间接跃迁。两种情况辐射或吸收光子的频率不同。课前预习落实基础第十八章 原子结构|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升(3)注意跃迁与电离
18、 hEmEn 只适用于光子和原子作用使原子在各定态之间跃迁的情况，对于光子和原子作用使原子电离的情况，则不受此条件的限制。如基态氢原子的电离能为 13.6 eV，只要大于或等于 13.6 eV 的光子都能被基态的氢原子吸收而发生电离，只不过入射光子的能量越大，原子电离后产生的自由电子的动能越大。课前预习落实基础第十八章 原子结构|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升考点三 玻尔理论与力学知识综合1原子的能量包括电子绕核运动的动能和电子与核系统具有的电势能。(1)电子的动能电子绕核做圆周运动所需向心力由库仑力提供ke2r2mv2r，故 Ekn12mv2nke22rn。(2)
19、系统的电势能电子在半径为 rn 的轨道上所具有的电势能Epnke2rn(Ep0)。课前预习落实基础第十八章 原子结构|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升(3)原子的能量EnEknEpnke22rnke2rn ke22rn。即电子在半径大的轨道上运动时，动能小，电势能大，原子能量大。2跃迁时电子动能、原子电势能与原子能量的变化：当原子从高能级向低能级跃迁时，轨道半径减小，库仑引力做正功，原子的电势能 Ep 减小，电子动能增大，向外辐射能量，原子能量减小，反之，原子电势能增大，电子动能减小，原子能量增大。课前预习落实基础第十八章 原子结构|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动
20、考点突破课下作业能力提升例 3 氢原子在基态时轨道半径 r10.531010 m，能量 E113.6 eV。电子的质量 m9.11031kg，电荷量 e1.61019 C。求氢原子处于基态时：(1)电子的动能；(2)原子的电势能。思路引导 电子绕核运动的动能可根据库仑力充当向心力求出，电子在某轨道上的动能与电势能之和，为原子在该定态的能量 En，即 EnEknEpn，由此可求得原子的电势能。课前预习落实基础第十八章 原子结构|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升解析(1)设处于基态的氢原子核外电子速度为 v1，则 ke2r21mv21r1。所以电子动能 Ek112mv21
21、ke22r1 9109（1.61019）220.5310101.61019eV 13.6 eV。(2)因为 E1Ek1Ep1 所以 Ep1E1Ek1 13.6 eV13.6 eV27.2 eV。答案(1)13.6 eV(2)27.2 eV课前预习落实基础第十八章 原子结构|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升变式训练2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过程中A原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能增大B原子要放出光子，电子的动能减小，原子的电势能减小C原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能减小D原子要吸收光子，电子的动能减小，原子的电势能增大
22、课前预习落实基础第十八章 原子结构|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升解析 根据玻尔理论，氢原子核外电子在离核越远的轨道上运动时，其能量越大，由能量公式 EnE1n2(E113.6 eV)可知，电子从低轨道(量子数 n 小)向高轨道(n 值较大)跃迁时，要吸收一定的能量的光子。故选项 B 可排除。氢原子核外电子绕核做圆周运动，其向心力由原子核对电子的库仑引力提供，即ke2r2 mv2r，电子运动的动能 Ek12mv2ke22r。由此可知：电子离核越远，r 越大时，则电子的动能越小。故选项 A、C 均可排除。课前预习落实基础第十八章 原子结构|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升由于原子核带正电荷，电子带负电荷，事实上异性电荷远离过程中需克服库仑引力做功，即库仑力对电子做负功，则原子系统的电势能将增大，系统的总能量增加。故选项 D正确。答案 D课前预习落实基础第十八章 原子结构|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升本讲结束请按ESC键返回课下作业能力提升
