高中物理 第十八章 原子结构 4 玻尔的原子模型课件2 新人教版选修35.ppt

4 玻尔的原子模型 自学线索 学基础导学 一 玻尔原子理论的基本假设 圆周运动 任意的 一定条件 稳定 电磁 原子 能量 量子化 量子化 确定能量 最低 能量较高 较低 光子 em en 吸收 两个能级的能量差 1 运用经典 和经典 的理论确定了氢原子的各个定态的能量 并由此画出其能级图 二 玻尔理论对氢光谱的解释 电磁学 力学 2 处于激发态的氢原子向 的能级跃迁辐射出 辐射光子的能量与实际符合的很好 由于能级是分立的 辐射光子的波长也是 的 3 导出了巴耳末公式 并从理论上算出里德伯常量r的值 并很好地解释甚至预言了氢原子的其他谱线系 能量较低 光子 分立 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 和 的概念 成功解释了 光谱的实验规律 2 玻尔理论的局限性过多地保留了经典理论 即保留经典粒子的观念 把电子的运动看做经典力学描述下的轨道运动 三 玻尔理论的局限性 量子观念 定态 跃迁 氢原子 3 电子云原子中的电子没有确定的 值 我们只能描述电子在某个位置出现 的多少 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 一样分布在原子核周围 故称 坐标 概率 云雾 电子云 讲要点例析 对玻尔原子模型的理解 1 轨道量子化 1 内容 轨道半径只能够是一些不连续的 某些分立的数值 2 轨道半径公式 rn n2r1 n 1 2 3 其中r1 0 053nm 将n 2 3 代入公式即可分别得到r2 0 212nm r3 0 477nm 不可能出现介于这些轨道之间的其他值 关于玻尔的原子模型理论 下面说法正确的是 a 原子可以处于连续的能量状态中b 原子的能量状态不是连续的c 原子中的核外电子绕核做加速运动一定向外辐射能量d 原子中的电子绕核运转的轨道半径是连续的 解析 玻尔依据经典物理在原子结构问题上遇到的困难 引入量子化观念建立了新的原子模型理论 主要内容为 电子轨道是量子化的 原子的能量是量子化的 处在定态的原子不向外辐射能量 解决了原子遇到的问题 由此可知b正确 答案 b 1 1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 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级跃迁学说的提出 也就是 量子化 概念 原子的不同能量状态与电子绕核运动不同的圆轨道相对应 是经典理论与量子化概念的结合 电子跃迁辐射的能量为h em en 与电子绕核做的圆周运动无关 故d错 答案 abc 原子的跃迁问题 跃迁是指电子从某一轨道跳到另一轨道 而电子从某一轨道跃迁到另一轨道对应着原子从一个能量状态 定态 跃迁到另一个能量状态 定态 1 跃迁时电子动能 原子电势能与原子能量的变化当轨道半径减小时 库仑引力做正功 原子的电势能ep减小 电子动能增大 原子能量减小 反之 轨道半径增大时 原子电势能增大 电子动能减小 原子能量增大 2 使原子能级跃迁的两种粒子 光子与实物粒子 1 原子若是吸收光子的能量而被激发 其光子的能量必须等于两能级的能量差 否则不被吸收 不存在激发到n能级时能量有余 而激发到n 1能级时能量不足 则可激发到n能级的问题 2 原子还可吸收外来实物粒子 例如自由电子 的能量而被激发 由于实物粒子的动能可全部或部分地被原子吸收 所以只要入射粒子的能量大于或等于两能级的能量差值 e en ek 就可使原子发生能级跃迁 3 能级图 氢原子的能级图如图所示 如图所示 氢原子从n 2的某一能级跃迁到n 2的能级 辐射出能量为2 55ev的光子 问 1 最少要给基态的氢原子提供多少电子伏特的能量 才能使它辐射上述能量的光子 2 请在图中画出获得该能量后的氢原子可能的辐射跃迁图 答案 1 12 75ev 2 如图 1 如果是一群氢原子 向低能级跃迁时最多发出的光子数 2 理解氢原子能级图 量子数越大 相邻能级差越小 发出光子波长越长 2 1如图所示为氢原子最低的四个能级 当氢原子在这些能级间跃迁时 1 有可能放出 种能量的光子 2 在哪两个能级间跃迁时 所放出光子波长最长 波长是多少 答案 1 6 2 见解析 练随堂演练 1 关于玻尔的原子模型 下列说法中正确的有 a 它彻底地否定了卢瑟福的核式结构学说b 它发展了卢瑟福的核式结构学说c 它完全抛弃了经典的电磁理论d 它引入了普朗克的量子理论解析 玻尔的原子模型在核式结构模型的前提下提出轨道量子化 能量量子化及能级跃迁 故a错误 b正确 它的成功在于引入了量子化理论 缺点是过多的引入经典力学 故c错 d正确 答案 bd 2 一个氢原子从n 3能级跃迁到n 2能级 该氢原子 a 放出光子 能量增加b 放出光子 能量减少c 吸收光子 能量增加d 吸收光子 能量减少解析 氢原子从高能级向低能级跃迁时 放出光子 能量减少 故选项b正确 选项a c d错误 答案 b 3 光子的发射和吸收过程是 a 原子从基态跃迁到激发态要放出光子 放出光子的能量等于原子在始 末两个能级的能量差b 原子不能从低能级向高能级跃迁c 原子吸收光子后从低能级跃迁到高能级 放出光子后从较高能级跃迁到较低能级d 原子无论是吸收光子还是放出光子 吸收的光子或放出的光子的能量恒等于始 末两个能级的能量差值 解析 由玻尔理论的跃迁假设知 原子处于激发态不稳定 可自发地向低能级发生跃迁 以光子的形式放出能量 光子的吸收是光子发射的逆过程 原子在吸收光子后 会从较低能级向较高能级跃迁 但不管是吸收光子还是发射光子 光子的能量总等于两能级之差 即h em en m n 故选项c d正确 答案 cd 4 氢原子从能级m跃迁到能级n时辐射红光的频率为 1 从能级n跃迁到能级k时吸收紫光的频率为 2 已知普朗克常量为h 若氢原子从能级k跃迁到能级m 则 a 吸收光子的能量为h 1 h 2b 辐射光子的能量为h 1 h 2c 吸收光子的能量为h 2 h 1d 辐射光子的能量为h 2 h 1 解析 氢原子从能级m跃迁到能级n时辐射红光 说明能级m高于能级n 而从能级n跃迁到能级k时吸收紫光 说明能级k也比能级n高 而紫光的频率 2大于红光的频率 1 所以h 2 h 1 因此能级k比能级m高 所以若氢原子从能级k跃迁到能级m 应辐射光子 且光子能量应为h 2 h 1 故选项d正确 答案 d 5 如图所示为氢原子的能级图 用光子能量为13 06ev的光照射一群处于基态的氢原子 可能观测到氢原子发射不同波长的光有多少种 a 15b 10c 4d 1 解析 吸收13 06ev能量后氢原子处于量子数n 5的激发态 可产生10种不同波长的光 故b正确 答案 b 6 图甲所示为氢原子的能级 图乙为氢原子的光谱 已知谱线a是氢原子从n 4的能级跃迁到n 2的能级时的辐射光 则谱线b是氢原子 甲 乙 a 从n 3的能级跃迁到n 2的能级时的辐射光b 从n 5的能级跃迁到n 2的能级时