2.3 玻尔的原子模型、2.4 氢原子光谱与能级结构 课件(鲁科版选修3-5).ppt

1、第3节玻尔的原子模型 第4节氢原子光谱与能级结构,核心要点突破,课堂互动讲练,知能优化训练,第 4 节氢原子光谱与能级结构,课前自主学案,课标定位,学习目标： 1.了解玻尔理论的主要内容 2掌握氢原子能级和轨道半径的规律 3了解氢原子光谱的特点，知道巴尔末公式及里德伯常数 4理解玻尔理论对氢光谱规律的解释 重点难点： 1.玻尔的原子模型，氢原子能级结构 2玻尔理论对氢光谱的解释,课前自主学案,一、玻尔原子模型 1玻尔理论的建立背景和观点 (1)经典理论的困难 电子绕原子核做圆周运动辐射能量，最终落入_但事实并非如此，不能解释原子的_ 随电子运行轨道的不断变化，电子绕核运行的频率也不断变化，原子

2、辐射电磁波的频率也应不断变化，大量原子发光的频率应当是_，但实际上原子光谱是_的,原子核,稳定性,连续光谱,不连续,(2)玻尔的观点，玻尔接受普朗克和爱因斯坦的_思想并将原子结构与_联系起来提出了量子化的原子模型,量子化,光谱,思考感悟,1经典电磁理论解释原子光谱遇到的困难说明了什么？,提示：这说明从宏观现象中总结出来的经典电磁理论不适用于微观现象，必须代之以新的理论,不连续,向外辐射,定态,轨道,频率,hE2E1,运行轨道,不连续,量子数,二、氢原子的能级结构 1能级：在玻尔的原子理论中，原子只能处于一系列_的能量状态，在每个状态中，原子的能量值都是_，各个确定的能量值叫做能级 2氢原子能级

3、和轨道半径公式 En(n1,2,3) rn_ (n1,2,3) 式中，E1_，r1_.,不连续,确定的,n2r1,13.6eV,0.531010m,3能级跃迁 (1)在正常或稳定状态时，原子尽可能处于最低能级，电子受核的作用力最大而处于离核最近的轨道，这时原子的状态叫做_，电子吸收能量后，从基态跃迁到较高的能级，这时原子的状态叫做_ (2)当电子从高能级跃迁到低能级时，原子会_能量；当电子从低能级跃迁到高能级时，原子要_能量,基态,激发态,辐射,吸收,(3)由于电子的能级是不连续的，所以原子在跃迁时吸收或辐射的能量都不是任意的，这个能量等于电子跃迁时始末两个能级间的_能量差值不同，发射的光频率

4、也不同，我们就能观察到_的光,能量差,不同颜色,三、氢原子光谱 1氢原子光谱的特点：(1)从红外区到紫外区呈现多条具有确定_ (或频率)的谱线；(2)从长波到短波，HH等谱线间的距离_，表现出明显的规律性,波长,越来越小,里德伯,思考感悟,2巴尔末公式反映了氢原子谱线的分立特征，这说明了什么？ 提示：谱线的分立特征反映原子内部电子运动的量子化特征，对于研究更复杂的原子的结构具有指导意义,四、玻尔理论对氢光谱的解释 1理论推导：由玻尔理论可知，当激发到高能级E2的电子跃迁到低能级E1时，就会释放出能量根据,E2E1,此式在形式上与氢原子光谱规律的波长公式一致，当n12，n23,4,5,6，时就是

5、_公式 2巴尔末系：氢原子从相应的能级跃迁到n_的能级得到的线系,巴尔末,2,核心要点突破,一、对原子能级跃迁的理解,图231,1(1)氢原子能级图：如图231所示能级图中的横线表示氢原子可能的能量状态，氢原子可以有无穷多个能级值 (2)横线左端的数字“1、2、3”表示量子数“1”表示原子处于基态“2”“3”表示原子处于不同的激发态 (3)横线右端的数字“13.6、3.4”表示氢原子各个状态的能量值,(4)n1对应于基态，n对应于原子的电离，从能级图可以看出，n越大，能级线越密，表现为上密下疏这表明量子数n越大，相邻的能量差越小 2根据玻尔理论，当氢原子从高能级跃迁到低能级时以光子的形式放出能

6、量原子在始、末两个能级Em和En(mn)间跃迁时，辐射光子的能量等于前后两个能级之差(hEmEn)，由于原子的能级不连续，所以辐射的光子的能量也不连续，因此产生的光谱是分立的线状光谱,图232,3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,4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n1能级时能量不足，则可激发到n能级的问题 (

7、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，均可使原子发生能级跃迁.,5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，这个电子在某个时刻只能处在某一个可能的轨道上，在某段时间内，由某一轨道跃迁到另一个轨道时，可能的情况只有一种，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的辐射(或吸收)光子的频率不同,

8、(3)注意跃迁与电离 原子跃迁时，不管是吸收还是辐射光子，其光子的能量都必须等于这两个能级的能量差若想把处于某一定态上的原子的电子电离出去，就需要给原子一定的能量如基态氢原子电离，其电离能为13.6 eV，只要能量等于或大于13.6 eV的光子都能被基态氢原子吸收而电离，只不过入射光子的能量越大，原子电离后产生的电子具有的动能越大,特别提醒：对于处于高能级状态的一群氢原子，每个原子都能向低能级状态跃迁，且跃迁存在多种可能，有的可能一次跃迁到基态，有的可能经几次跃迁到基态同样，处于基态的氢原子吸收不同能量时，可以跃迁到不同的激发态,对于14 eV的光子，其能量大于氢原子的电离能(13.6 eV)

9、，足以使氢原子电离使电子脱离核的束缚而成为自由电子，因而不受氢原子能级间跃迁条件的限制由能的转化和守恒定律不难知道，氢原子吸收14 eV的光子电离后产生的自由电子还应具有0.4 eV的动能 另外，用电子去碰撞氢原子时，入射电子的动能可全部或部分地被氢原子吸收，所以只要入射电子的动能大于或等于基态和某个激发态的能量之差，也可使氢原子激发，由以上分析知选项B正确,二、对氢原子光谱的几点说明 氢原子是自然界中最简单的原子，通过对它的光谱线的研究，可以了解原子的内部结构和性质 氢原子光谱线是最早发现、研究的光谱线 (1)氢光谱是线状的，不连续的，波长只能是分立的值 (2)谱线之间有一定的关系，可用一个统一的公式,三、玻尔原子理论的成功和局限性 1成功方面 (1)运用经典理论和量子化观念确定了氢原子的各个定态的能量，并由此画出其能级图 (2)处于激发态的氢原子向低能级跃迁辐射出光子，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不连续的,(3)导出了巴尔末公式，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 (4)能够解释原子光谱，每种原