8.4玻尔的原子模型学案(人教版选修3-5)

玻尔的原子模型 【知识结构】玻尔原子模型和原子发光问题 氢原子的能级跃迁种类能级跃迁与电离原子发光问题【学习目标】1、了解原子发光问题中发出光子的种类。2、了解能级跃迁的条件，理解原子电离的条件。3、了解类氢原子的光与能级跃迁之间的关系。课堂互动【新课引入】近年来，物理高考中原子发光问题已成为高考的热点，特别是近几年的试题更体现了新的课程理念要求，突出了创新精神和多种能力的考查。【互动探究】点击关键词 1、氢原子的能级跃迁种类合作讨论 原子处于基态时是稳定的，但原子吸收能量跃迁到激发态后，就不稳定了，这时就会向低能级定态跃迁，而跃迁到基态，有时是经过多次跃迁才实现的。一群氢原子处于量子数为n的激发态，可辐射出多少条数的光谱线？结论1： _。 典例分析：例1如图给出氢原子最低的四个能级，氢原子在这些能级之间跃迁所辐射的光子的频率最多有_种，其中最小的频率等于_Hz（保留两位有效数字）点击关键词 2、跃迁与电离合作讨论：原子在能级间跃迁时，是吸收还是放出一个光子，由什么因素决定？光子的能量为多大？若光子能量不等于原子的能级差，原子能不能吸收这个光子？什么情况下原子将发生电离？电离后自由电子的能量为多大？结论2 _。典例分析：例2氦原子被电离一个核外电子，形成类氢结构的氦离子。已知基态的氦离子能量为E1=54.4eV，氦离子能级的示意图如图所示。在具有下列能量的光子中，不能被基态氦离子吸收而发生跃迁的是：A40.8eV B43.2eV C51.0eV D54.4eV 点击关键词 3、能级跃迁中的能量合作讨论 玻尔原子模型有其一定的局限性，但其能级跃迁学说适用于各类原子，在各类能级跃迁中光子能量与各能级跃迁时的能量关系遵循什么规律？结论3_。典例分析：例3原子从一个能级跃迁到一个较低的能级时，有可能不发射光子。例如在某种条件下，铬原子的n=2能级上的电子跃迁到n=1能级上时并不发射光子，而是将相应的能量转交给n=4能级上的电子，使之能脱离原子，这一现象叫做俄歇效应。以这种方式脱离了原子的电子叫做俄歇电子。已知铬原子的能级公式可简化表示为，式中n=1，2，3表示不同能级，A是正的已知常数。上述俄歇电子的动能是（ ） A B C D【追踪训练】1现有1200个氢原子被激发到量子数为4的能级上，若这些受激氢原子最后都回到基态，则在此过程中发出的光子总数是多少?假定处在量子数为n的激发态的氢原子跃迁到各较低能级的原子数都是处在该激发态能级上的原子总数的。A.2200 B.2000 C. 1200 D.24002若原子的某内层电子被电离形成空位，其它层的电子跃迁到该空位上时，会将多余的能量以电磁辐射的形式释放出来，此电磁辐射就是原子的特征X射线。内层空位的产生有多种机制，其中一种称为内转换，即原子中处于激发态的核跃迁回基态时，将跃迁时释放的能量交给某一内层电子，使此内层电子电离而形成空位（被电离的电子称为内转换电子）。214Po的原子核从某一激发态回到基态时，可将能量E0=1.416MeV交给内层电子（如K、L、M层电子，K、L、M标记原子中最靠近核的三个电子层）使其电离，实验测得从214Po原子的K、L、M层电离出的电子的动能分别为EK=1.323MeV、EL=1.399 MeV、EM=1.412 MeV。则可能发射的特征X射线的能量为：A.0.013 MeV B.0.017 MeV C.0.076 MeV D.0.093 MeV总结回顾本节课的重点是：1、一群氢原子处于激发态，向低能级跃迁可能放出的光子数目为：2、光子照射原子时，只能吸收能级差间的光子或使原子电离。3、在类氢原子或其它原子中，能级跃迁时一样遵循能的转化和守恒定律。【拓展提高】丹麦科学奇才玻尔 20世纪初，人们已经提出了几种原子模型，其中影响比较大的是汤姆孙的“枣糕模型”和卢瑟福的“核式结构”当时汤姆孙是英国最伟大的科学家，卢瑟福虽已成名，但毕竟是汤姆孙的学生，所以“核式结构”提出后，人们很难相信它，甚至在1912年的第一次索尔维会议上，没有人提到“核式结构” 卢瑟福一贯不相信权威，他相信的是实验事实1911年，他与他的合作者们所做的粒子散射实验的事实，无法用枣糕模型来解释，因此他认为“枣糕模型”是不正确的然而，按照经典电磁理论，当一个电子绕核做圆周运动时，电子应向外辐射电磁波，电子就会损失能量，在几百万分之一秒内就应落在原子核上，原子也就毁灭了，这样我们周围的宇宙和一切物质也就不存在了，这与事实是不相符的卢瑟福的“核式结构”也遇到了困难 卢瑟福以为，原子结构之谜也许要等到几十年之后才能解开出乎意料的是，一年之后这个谜便被解开了，解开这个谜的就是他的学生玻尔 玻尔是丹麦科学奇才1911年，年仅26岁的物理学硕士玻尔仅用了一个半小时的答辩，就获得了博士学位并离开了大学得到博士学位后，玻尔便开始考虑到国外学习当时，德国和英国在物理学方面都有强大的阵容，德国以普朗克为首，英国以汤姆孙为首玻尔的论文是研究金属电子的，于是便决定先到有“电子之父”之称的汤姆孙那里 1911年9月底，玻尔来到了英国的剑桥大学，并且很快见到了汤姆孙，并当面呈上了自己的博士论文金属电子理论研究，遗憾的是这位科学泰斗根本不了解年轻的物理学博士，所以玻尔的论文一搁就是三个多月玻尔很懊丧，开始认为自己在汤姆孙这儿是不能做出什么成绩来的 1912年初，在卡文迪许聚餐会上，玻尔认识了人人喜欢的卢瑟福，并且听了他那激动人心的报告他隐隐约约感觉到，卢瑟福那儿有一桩伟大的事业等待他去完成 1912年4月，剑桥学业一结束，玻尔便来到了曼彻斯特，到卢瑟福实验室工作很快，玻尔的天才便赢得了卢瑟福的信任，事实不久便证明，卢瑟福的信任是非常正确的玻尔到曼彻斯特以后只一年的时间，就提出了一个极其重要的理论，解决了原子结构之谜，这个理论就是著名的“氢原子理论” 玻尔理论主要有三个假设：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的，电子虽然绕原子核转动，但并不向外辐射能量，这些状态叫做定态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原子的不同定态跟电子运动的不同轨道相对应定态是不连续的，所以电子轨道也是不连续的 这一理论巧妙地解释了电子在绕核运动时为什么不落在原子核上，尤其是在建立理论的过程中，使用了普朗克首先提出的“能量子”以及爱因斯坦在光电效应中应用过的“光量子”这一基本概念当时物理界对能量子、光量子还都持怀疑态度，而玻尔却用量子概念来解释原子问题，这胆子可真够大的 虽然很多物理学家不相信玻尔的理论，但很快就有几个实验证明玻尔理论是正确的于是，1922年，