高二物理(18.4玻尔的原子模型)讲学稿.doc

高二物理（18.4玻尔的原子模型）讲学稿 班 姓名 一、学习目标1了解玻尔原子理论的主要内容。2了解能级、能量量子化以及基态、激发态的概念。二、学习重点、难点重点: 玻尔原子理论的基本假设难点: 玻尔理论对氢光谱的解释。三、课前预习（一）玻尔原子理论的基本假设1玻尔理论的提出丹麦物理学家玻尔在普朗克关于黑体辐射的_和爱因斯坦关于_的概念的启发下，把微观世界中物理量取_的观念应用到原子系统，提出了自己的原子结构假说2玻尔的原子结构假说(1)轨道量子化电子在库仑力作用下绕原子核做_，电子绕原子核运转的半径不是任意的，半径的大小符合_时轨道才是可能的，电子在这些轨道上绕核运转_，不产生_(2)能量量子化内容：电子在不同轨道上运动，原子处于不同的状态，对应不同的_，原子的能量也是_的几个概念能级：_的能量值定态：原子中具有_的稳定状态基态：能量_的状态激发态：除_之外的其他状态(3)频率条件原子光谱的解释：当电子从能量较高的定态轨道(能量记为Em)跃迁到能量较低的定态轨道(能量记为En，mn)时，会辐射出能量为h的光子辐射关系：h_称为频率条件原子吸收光子：处于低能量状态的原子_光子后跃迁到高能量状态，光子能量应恰好等于_（二）玻尔理论对氢光谱的解释1玻尔理论对氢光谱的解释按照玻尔理论，巴耳末公式中的正整数n和2，正好代表电子跃迁之前和_所处的定态轨道的量子数n和2，巴耳末公式代表的应该是电子从量子数n3,4,5的能级向量子数为2的能级跃迁时发出的_并从理论上求出里德伯常量R的值，且与实验符合得很好同样，玻尔理论也很好地解释甚至预言了氢原子的其他谱线系2对气体导电时发光机理的解释气体放电管中的原子受到高速运动的电子的撞击，有可能向上跃迁到_，处于激发态的原子是_，会自发地向_的能级跃迁，放出光子，最终回到基态3对原子特征谱线的解释原子从高能态向低能态跃迁时，放出的光子的能量等于前后_由于原子的能级是分立的，所以放出光子的能量也是分立的，因此原子的发射光谱是一些_的亮线又因为不同原子具有不同的结构，能级各不相同，因此辐射(或吸收)_也不相同，所以不同元素的原子具有不同的_（三）玻尔模型的局限性1玻尔理论的成功之处第一次将_引入原子领域，提出了_和_的概念，成功地解释了_的实验规律2玻尔理论的局限性不能解释稍微复杂一点的原子的光谱现象，原因是过多地保留了经典理论，即保留_的观念，把电子运动看做经典力学描述下的_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_的多少，把电子这种概率分布用疏密不同的点表示时，画出图来就像云雾一样，故称_四、尝试体验【1】氢原子处于n2的激发态时能量是E23.4 eV，则：(1)若要使处于n2的激发态的氢原子电离，至少要用多大频率的电磁波照射原子？(2)若用波长为200 nm的紫外线照射处于n2的激发态的氢原子，则电子飞到无穷远处时的动能多大？【2】已知氢原子的能级结构如图1843所示，可见光的光子能量范围约为1.62 eV3.11 eV.下列有关说法错误的是()A处于n3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并发生电离B大量氢原子从高能级向n3能级跃迁时，发出的光具有显著的热效应C大量处于n4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出6种不同频率的光D大量处于n4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出3种不同频率的可见光【3】已知氢原子的基态能量为13.6 eV，核外电子的第一轨道半径为0.531010m，电子质量me9.11031kg，电量为1.61019C，求电子跃迁到第三轨道时，氢原子的能量、电子的动能和电子的电势能各多大？五、巩固练习1对于基态氢原子，下列说法中正确的是()A它能吸收10.2 eV的光子B它能吸收11 eV的光子C它能吸收14 eV的光子D它能吸收具有11 eV动能的电子的部分动能2(2009东城模拟)如图所示为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于n3的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子，用这些光照射逸出功为2.49 eV的金属钠，下列说法正确的是()A这群氢原子能发出三种频率不同的光，其中从n3跃迁到n2所发出的光波长最短B这群氢原子能发出两种频率不同的光，其中从n3跃迁到n1所发出的光频率最高C金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为1111 eVD金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为960 eV3氢原子放出一个光子后，根据玻尔理论，氢原子的()A核外电子的电势能增大B核外电子的动能增大C核外电子的转动周期变大D氢原子的能量增大4氢原子从n4的激发态直接跃迁到n2的激发态时，发出蓝光当氢原子从n5的激发态直接跃迁到n2的激发态时，可能发出的是()A红外线B红光C紫光D射线 图18495(2009四川高考)氢原子能级的示意图如图1849所示，大量氢原子从n4的能级向n2的能级跃迁时辐射出可见光a，从n3的能级向n2的能级跃迁时辐射出可见光b，则()A氢原子从高能级向低能级跃迁时可能会辐射出射线B氢原子从n4的能级向n3的能级跃迁时会辐射出紫外线C在水中传播时，a光较b光的速度小 D氢原子在n2的能级时可吸收任意频率的光而发生电离6某金属的截止频率对应的光波波长恰等于氢原子由n4能级跃迁到n2能级所发出的光的波长现在用氢原子由n2能级跃迁到n1能级时发出的光去照射，则从该金属表面逸出的光电子的最大初动能是多少电子伏？7原子可以从原子间的碰撞中获得能量，从而发生能级跃迁(在碰撞中，动能损失最大的是完全非弹性碰撞)一个具有13.60 eV动能、处于基态的氢原子与另一个静止的、也处于基态的氢原子发生对心正碰，问是否可以使基态氢原子发生能级跃迁？(氢原子能级如图所示) 六、师生反思例1、氢原子处于n2的激发态时能量是E23.4 eV，则：(1)若要使处于n2的激发态的氢原子电离，至少要用多大频率的电磁波照射原子？(2)若用波长为200 nm的紫外线照射处于n2的激发态的氢原子，则电子飞到无穷远处时的动能多大？解析：(1)使处于n2的激发态的氢原子电离，所需电磁波的能量为E3.4 eV，由Eh得： Hz8.211014Hz.(2)电子动能EkE J3.41.61019 J4.511019 J.答案：(1)8.211014Hz(2)4.511019 J例2、已知氢原子的能级结构如图1843所示，可见光的光子能量范围约为1.62 eV3.11 eV.下列有关说法错误的是()A处于n3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并发生电离B大量氢原子从高能级向n3能级跃迁时，发出的光具有显著的热效应C大量处于n4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出6种不同频率的光D大量处于n4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出3种不同频率的可见光解析：处于n3能级的氢原子欲发生电离，只需吸收1.51 eV的能量即可，低于可见光的光子能量，所以可以吸收任意频率的紫外线而发生电离，A正确；大量氢原子从高能级向n3能级跃迁时，放出的能量至多为1.51 eV，低于可见光的光子能量，此光处于红外线区域，具有显著的热效应，B正确；大量处于n4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出的不同频率的光为NC6，能量差在可见光范围内的只有2种，C正确、D错误本题应该选D.例3、已知氢原子的基态能量为13.6 eV，核外电子的第一轨道半径为0.531010m，电子质量me9.11031kg，电量为1.61019C，求电子跃迁到第三轨道时，氢原子的能量、电子的动能和电子的电势能各多大？解析：由氢原子的能级公式En eV，电子的第三轨道对应n3，由此得E3 eV1.51 eV.由半径关系式rnn2r1得r332r190.531010 m4.771010 m.电子绕原子核转动，库仑力充当向心力，满足则Ek3mv2 J2.421019 J1.51 eV由于E3Ek3Ep3，故Ep3E3Ek3(1.511.51) eV3.02 eV.答案：1.51 eV1.51 eV3.02 eV1对于基态氢原子，下列说法中正确的是()A它能吸收10.2 eV的光子B它能吸收11 eV的光子C它能吸收14 eV的光子D它能吸收具有11 eV动能的电子的部分动能2(2009东城模拟)如图所示为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于n3的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子，用这些光照射逸出功为2.49 eV的金属钠，下列说法正确的是()A这群氢原子能发出三种频率不同的光，其中从n3跃迁到n2所发出的光波长最短B这群氢原子能发出两种频率不同的光，其中从n3跃迁到n1所发出的光频率最高C金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为1111 eVD金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为960 eV3氢原子放出一个光子后，根据玻尔理论，氢原子的()A核外电子的电势能增大B核外电子的动能增大C核外电子的转动周期变大D氢原子的能量增大4氢原子从n4的激发态直接跃迁到n2的激发态时，发出蓝光当氢原子从n5的激发态直接跃迁到n2的激发态时，可能发出的是()A红外线B红光C紫光D射线图18495(2009四川高考)氢原子能级的示意图如图1849所示，大量氢原子从n4的能级向n2的能级跃迁时辐射出可见光a，从n3的能级向n2的能级跃迁时辐射出可见光b，则()A氢原子从高能级向低能级跃迁时可能会辐射出射线B氢原子从n4的能级向n3的能级跃迁时会辐射出紫外线C在水中传播时，a光较b光的速度小 D氢原子在n2的能级时可吸收任意频率的光而发生电离6某金属的截止频率对应的光波波长恰等于氢原子由n4能级跃迁到n2能级所发出的光的波长现在用氢原子由n2能级跃迁到n1能级时发出的光去照射，则从该金属表面逸出的光电子的最大初动能是多少电子伏？图184107原子可以从原子间的碰撞中获得能量，从而发生能级跃迁(在碰撞中，动能损失最大的是完全非弹性碰撞)一个具有13.60 eV动能、处于基态的氢原子与另一个静止的、也处于基态的氢原子发生对心正碰，问是否可以使基态氢原子发生能级跃迁？(氢原子能级如图18410所示)参考答案：自主学习一、1.量子论光子分立值2.(1)圆周运动一定条件是稳定的电磁辐射(2)能量量子化量子化确定能量最低基态(3)EmEn吸收两定态的能级差二、1.跃迁之后光谱线2.激发态不稳定的能量较低3.两个能级之差分立光子频率特征谱线三、1.量子观念定态跃迁氢原子光谱2.经典粒子轨道运动3.概率电子云自我检测1选ACD由En知，氢原子从基态跃迁到n2、3、4、5，E110.2 eV，E212.09 eV，E312.75 eV，E413.06 eV，因此，它能吸收10.2 eV的光子发生跃迁，A正确；它能吸收14 eV的光子使其电离，C正确；电子可以通过碰撞使其部分能量被原子吸收，D正确2选D根据题意可知，这群氢原子能发出3种频率不同的光子，其中从n3跃迁到n2发出的光子能量最低，波长最长，A、B错误；从n3跃迁到n1发出的光子能量最高，为12.09 eV，根据爱因斯坦光电效应方程可知金属钠表面所发出的光电子的最大初动能为9.60 eV，所以C错误、D正确3选B根据玻尔理论，氢原子由能量较高的定态跃迁到能量较低的定态才辐射出光子，反之会吸收光子，所以D错误放出一个光子后，核外电子进入低能级轨道，电场力做正功，电势能减小，A错误由km知，随r变小，线速度v变大，动能变大，B正确由T知，r变小，又v变大，所以T变短，C错误4选C由玻尔能量理论可知，一个光子的能量等于两个能级之差，即Eh.当氢原子从n5的激发态直接跃迁到n2的激发态时，光子的最大能量EE5E2E4E2，该光子的频率大于蓝光的频率，即可能发出紫光射线的频率虽然大于蓝光，但只有在原子核受到激发时才能产生故选项C是正确的5选C射线是原子核受激发而产生，故A项错误；从n4向n3能级跃迁时辐射光子的能量小于从n3向n2能级跃迁时辐射光子的能量，而紫外线的能量大于可见光，所以B项错误；由氢原子能级图可知，a光子能量大于b光子能量，故ab，而光子频率越大，在介质中的折射率越大，折射率越大，在同种介质中传播时传播速度越小，C项正确；氢原子在n2能级上需要吸收大于E3.4 eV的光子能量才可以发生电离，故D项错误6解析：设氢原子由n4能级跃迁到n2能级发出的光子波长为0，由n2能级跃迁到n1能级所发出的光子