（全國通用）高中物理 第十八章 原子結(jié)構(gòu) 第4節(jié) 玻爾的原子模型課件 新人教選修35

1、物理選修選修3-5 人教版人教版第十八章原子結(jié)構(gòu)原子結(jié)構(gòu)第四節(jié)玻爾的原子模型第四節(jié)玻爾的原子模型返回導航第十八章原子結(jié)構(gòu)物理 選修3-5 人教版 學學 習習 目目 標標了解玻爾原子模型及能級的概念了解玻爾原子模型及能級的概念理解原子發(fā)射和吸收光子的頻率與能級差的關(guān)系理解原子發(fā)射和吸收光子的頻率與能級差的關(guān)系知道玻爾對氫光譜的解釋以及玻爾理論的局限性知道玻爾對氫光譜的解釋以及玻爾理論的局限性返回導航第十八章原子結(jié)構(gòu)物理 選修3-5 人教版 知知 識識 導導 圖圖1 1課前預習課前預習2 2課內(nèi)探究課內(nèi)探究3 3素養(yǎng)提升素養(yǎng)提升4 4課堂達標課堂達標5 5課時作業(yè)課時作業(yè)返回導航第十八章原子結(jié)構(gòu)物

2、理 選修3-5 人教版課課 前前 預預 習習返回導航第十八章原子結(jié)構(gòu)物理 選修3-5 人教版1軌道假設(shè)軌道假設(shè)軌道量子化：原子中的電子在軌道量子化：原子中的電子在_的作用下，繞原子核做圓周運的作用下，繞原子核做圓周運動，電子運動軌道的動，電子運動軌道的_不是任意的，而是不是任意的，而是_化的。電子在這些軌化的。電子在這些軌道上繞核的轉(zhuǎn)動是道上繞核的轉(zhuǎn)動是_的，不產(chǎn)生的，不產(chǎn)生_輻射。輻射。知識點知識點 1玻爾原子理論的基本假設(shè)玻爾原子理論的基本假設(shè)庫侖力庫侖力半徑半徑量子量子穩(wěn)定穩(wěn)定電磁電磁返回導航第十八章原子結(jié)構(gòu)物理 選修3-5 人教版2定態(tài)假設(shè)定態(tài)假設(shè)(1)定態(tài)：當電子在不同的軌道上運動時

3、，原子處于不同的定態(tài)：當電子在不同的軌道上運動時，原子處于不同的_。原子。原子在不同的在不同的_中具有不同的能量，因此，原子的能量是中具有不同的能量，因此，原子的能量是_化的。這化的。這些些_化的能量值叫做化的能量值叫做_，原子中這些具有確定能量的穩(wěn)定狀態(tài)，原子中這些具有確定能量的穩(wěn)定狀態(tài)，稱為稱為_。(2)基態(tài)：能量最基態(tài)：能量最_的狀態(tài)叫做基態(tài)。的狀態(tài)叫做基態(tài)。(3)激發(fā)態(tài)：基態(tài)激發(fā)態(tài)：基態(tài)_的能量狀態(tài)叫做激發(fā)態(tài)。的能量狀態(tài)叫做激發(fā)態(tài)。狀態(tài)狀態(tài)狀態(tài)狀態(tài)量子量子量子量子能級能級定態(tài)定態(tài)低低之外之外返回導航第十八章原子結(jié)構(gòu)物理 選修3-5 人教版3躍遷假設(shè)躍遷假設(shè)電子從能量電子從能量_的定態(tài)軌

4、道躍遷到能量的定態(tài)軌道躍遷到能量_的定態(tài)軌道時，會向的定態(tài)軌道時，會向外輻射能量，輻射的能量是外輻射能量，輻射的能量是_的，光子的能量由兩個能級的的，光子的能量由兩個能級的_決定。決定。hEmEn這個式子稱為頻率條件，也叫輻射條件，式中的這個式子稱為頻率條件，也叫輻射條件，式中的h為普朗克常量，為普朗克常量，為光子為光子的的_。較高較高較低較低一份一份一份一份能量差能量差頻率頻率返回導航第十八章原子結(jié)構(gòu)物理 選修3-5 人教版1氫原子的能級圖氫原子的能級圖知識點知識點 2玻爾理論對氫光譜的解釋玻爾理論對氫光譜的解釋返回導航第十八章原子結(jié)構(gòu)物理 選修3-5 人教版2解釋巴耳末公式解釋巴耳末公式(

5、1)按照玻爾理論，原子從高能級按照玻爾理論，原子從高能級(如從如從E3)躍遷到低能級躍遷到低能級(如到如到E2)時輻射的光時輻射的光子的能量為子的能量為h_。(2)巴耳末公式中的正整數(shù)巴耳末公式中的正整數(shù)n和和2正好代表能級躍遷之前和之后所處的正好代表能級躍遷之前和之后所處的_的量子數(shù)的量子數(shù)n和和2。并且理論上的計算和實驗測量的。并且理論上的計算和實驗測量的_符合得很好。符合得很好。3解釋氣體導電發(fā)光解釋氣體導電發(fā)光通常情況下，原子處于基態(tài)，基態(tài)是最穩(wěn)定的，原子受到電子的撞擊，有通常情況下，原子處于基態(tài)，基態(tài)是最穩(wěn)定的，原子受到電子的撞擊，有可能向上躍遷到可能向上躍遷到_，處于激發(fā)態(tài)的原子是

6、，處于激發(fā)態(tài)的原子是_的，會自發(fā)地向的，會自發(fā)地向能量較低的能級躍遷，放出能量較低的能級躍遷，放出_，最終回到基態(tài)。，最終回到基態(tài)。E3E2定態(tài)軌道定態(tài)軌道里德伯常量里德伯常量激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)不穩(wěn)定不穩(wěn)定光子光子返回導航第十八章原子結(jié)構(gòu)物理 選修3-5 人教版4解釋氫原子光譜的不連續(xù)性解釋氫原子光譜的不連續(xù)性原子從較高能級向低能級躍遷時放出光子的能量等于前后原子從較高能級向低能級躍遷時放出光子的能量等于前后_，由于原子的能級是由于原子的能級是_的，所以放出的光子的能量也是的，所以放出的光子的能量也是_的，因此的，因此原子的發(fā)射光譜只有一些分立的亮線。原子的發(fā)射光譜只有一些分立的亮線。5解釋不同原子

7、具有不同的特征譜線解釋不同原子具有不同的特征譜線不同的原子具有不同的結(jié)構(gòu)，不同的原子具有不同的結(jié)構(gòu)，_各不相同，因此輻射各不相同，因此輻射(或吸收或吸收)的的_也不相同。也不相同。兩能級差兩能級差分立分立分立分立能級能級光子頻率光子頻率返回導航第十八章原子結(jié)構(gòu)物理 選修3-5 人教版1玻爾理論的成功之處玻爾理論的成功之處玻爾理論第一次將玻爾理論第一次將_引入原子領(lǐng)域。引入原子領(lǐng)域。提出了提出了_和和_的概念，成功解釋了的概念，成功解釋了_光譜的實驗規(guī)光譜的實驗規(guī)律。律。2玻爾理論的局限性玻爾理論的局限性過多地保留了過多地保留了_理論，即保留理論，即保留_的觀念，把電子的運動的觀念，把電子的運動

8、看做經(jīng)典力學描述下的看做經(jīng)典力學描述下的_運動。運動。知識點知識點 3玻爾理論的局限性玻爾理論的局限性量子觀念量子觀念定態(tài)定態(tài)躍遷躍遷氫原子氫原子經(jīng)典經(jīng)典經(jīng)典粒子經(jīng)典粒子軌道軌道返回導航第十八章原子結(jié)構(gòu)物理 選修3-5 人教版3電子云電子云原子中的電子原子中的電子_確定的坐標值，我們只能描述電子在某個位置出現(xiàn)確定的坐標值，我們只能描述電子在某個位置出現(xiàn)_的多少，把電子這種的多少，把電子這種_分布用疏密不同的點表示時，這種圖象分布用疏密不同的點表示時，這種圖象就像云霧一樣分布在原子核周圍，故稱電子云。就像云霧一樣分布在原子核周圍，故稱電子云。沒有沒有概率概率概率概率返回導航第十八章原子結(jié)構(gòu)物理

9、選修3-5 人教版判一判判一判(1)玻爾認為電子運動軌道半徑是任意的，就像人造地球衛(wèi)星，能量大一玻爾認為電子運動軌道半徑是任意的，就像人造地球衛(wèi)星，能量大一些，軌道半徑就會大點。些，軌道半徑就會大點。()(2)玻爾認為原子的能量是量子化的，不能連續(xù)取值。玻爾認為原子的能量是量子化的，不能連續(xù)取值。()(3)處于基態(tài)的原子是不穩(wěn)定的，會自發(fā)地向其他能級躍遷，放出光子。處于基態(tài)的原子是不穩(wěn)定的，會自發(fā)地向其他能級躍遷，放出光子。()(4)不同的原子具有相同的能級，原子躍遷時輻射的光子頻率是相同的。不同的原子具有相同的能級，原子躍遷時輻射的光子頻率是相同的。()(5)玻爾的原子理論模型可以很好的解釋

10、氦原子的光譜現(xiàn)象。玻爾的原子理論模型可以很好的解釋氦原子的光譜現(xiàn)象。()(6)電子的實際運動并不是具有確定坐標的質(zhì)點的軌道運動。電子的實際運動并不是具有確定坐標的質(zhì)點的軌道運動。()返回導航第十八章原子結(jié)構(gòu)物理 選修3-5 人教版選一選選一選如圖所示為氫原子的能級圖，如圖所示為氫原子的能級圖，A、B、C分別表示電子在三種不同能級躍遷分別表示電子在三種不同能級躍遷時放出的光子，其中時放出的光子，其中()A頻率最大的是頻率最大的是AB波長最長的是波長最長的是CC頻率最大的是頻率最大的是C D波長最長的是波長最長的是BB返回導航第十八章原子結(jié)構(gòu)物理 選修3-5 人教版想一想想一想電子在核外的運動真的

11、有固定軌道嗎？玻爾理論中的軌道量子化又如何解電子在核外的運動真的有固定軌道嗎？玻爾理論中的軌道量子化又如何解釋？釋？答案：答案：在原子內(nèi)部，電子繞核運動并沒有固定的軌道，只不過當原子處于在原子內(nèi)部，電子繞核運動并沒有固定的軌道，只不過當原子處于不同的定態(tài)時，電子出現(xiàn)在不同的定態(tài)時，電子出現(xiàn)在rnn2r1處的幾率大。處的幾率大。返回導航第十八章原子結(jié)構(gòu)物理 選修3-5 人教版課課 內(nèi)內(nèi) 探探 究究返回導航第十八章原子結(jié)構(gòu)物理 選修3-5 人教版右圖為分立軌道示意圖。右圖為分立軌道示意圖。(1)電子的軌道有什么特點？電子的軌道有什么特點？(2)氫原子只有一個電子，電子在這些軌道間躍遷時伴隨氫原子只

12、有一個電子，電子在這些軌道間躍遷時伴隨什么現(xiàn)象發(fā)生？什么現(xiàn)象發(fā)生？提示：提示：(1)電子的軌道是不連續(xù)的，是量子化的。電子的軌道是不連續(xù)的，是量子化的。(2)電子電子在軌道間躍遷時會吸收光子或放出光子。在軌道間躍遷時會吸收光子或放出光子。探究一對玻爾理論的理解探究一對玻爾理論的理解返回導航第十八章原子結(jié)構(gòu)物理 選修3-5 人教版1軌道量子化軌道量子化(1)軌道半徑只能是一些不連續(xù)的、某些分立的數(shù)值。軌道半徑只能是一些不連續(xù)的、某些分立的數(shù)值。(2)軌道半徑公式：軌道半徑公式：rnn2r1，式中，式中n稱為量子數(shù)，對應(yīng)不同的軌道，只能取稱為量子數(shù)，對應(yīng)不同的軌道，只能取正整數(shù)。氫原子的最小軌道半

13、徑正整數(shù)。氫原子的最小軌道半徑r10.531010m。返回導航第十八章原子結(jié)構(gòu)物理 選修3-5 人教版返回導航第十八章原子結(jié)構(gòu)物理 選修3-5 人教版(多選多選)玻爾在他提出的原子模型中所做的假設(shè)有玻爾在他提出的原子模型中所做的假設(shè)有()A原子處在具有一定能量的定態(tài)中，雖然電子做變速運動，但不向外輻原子處在具有一定能量的定態(tài)中，雖然電子做變速運動，但不向外輻射能量射能量B原子的不同能量狀態(tài)與電子沿不同的圓軌道繞核運動相對應(yīng)，而電子原子的不同能量狀態(tài)與電子沿不同的圓軌道繞核運動相對應(yīng)，而電子的可能軌道的分布是不連續(xù)的的可能軌道的分布是不連續(xù)的C電子從一個軌道躍遷到另一個軌道時，輻射電子從一個軌道

14、躍遷到另一個軌道時，輻射(或吸收或吸收)一定頻率的光子一定頻率的光子D電子躍遷時輻射的光子的頻率等于電子繞核做圓周運動的頻率電子躍遷時輻射的光子的頻率等于電子繞核做圓周運動的頻率典例典例 1ABC返回導航第十八章原子結(jié)構(gòu)物理 選修3-5 人教版解題指導：解題指導：應(yīng)注意電子繞核做圓周運動時，不向外輻射能量，原子輻射的應(yīng)注意電子繞核做圓周運動時，不向外輻射能量，原子輻射的能量與電子繞核運動無關(guān)。能量與電子繞核運動無關(guān)。解析：解析：A、B、C三項都是玻爾提出來的假設(shè)。其核心是原子定態(tài)概念的引三項都是玻爾提出來的假設(shè)。其核心是原子定態(tài)概念的引入與能級躍遷學說的提出，也就是入與能級躍遷學說的提出，也就

15、是“量子化量子化”的概念。原子的不同能量狀態(tài)與的概念。原子的不同能量狀態(tài)與電子繞核運動時不同的圓軌道相對應(yīng)，是經(jīng)典理論與量子化概念的結(jié)合。電子電子繞核運動時不同的圓軌道相對應(yīng)，是經(jīng)典理論與量子化概念的結(jié)合。電子躍遷時輻射的光子的頻率與能級差有關(guān)，與電子繞核做圓周運動的頻率無關(guān)，躍遷時輻射的光子的頻率與能級差有關(guān)，與電子繞核做圓周運動的頻率無關(guān)，故故D錯誤，錯誤，A、B、C正確。正確。返回導航第十八章原子結(jié)構(gòu)物理 選修3-5 人教版對點訓練對點訓練1(多選多選)由玻爾理論可知，下列說法中正確的是由玻爾理論可知，下列說法中正確的是()A電子繞核運動有加速度，就要向外輻射電磁波電子繞核運動有加速度，

16、就要向外輻射電磁波B處于定態(tài)的原子，其電子做變速運動，但它并不向外輻射能量處于定態(tài)的原子，其電子做變速運動，但它并不向外輻射能量C原子內(nèi)電子的可能軌道是連續(xù)的原子內(nèi)電子的可能軌道是連續(xù)的D原子的軌道半徑越大，原子的能量越大原子的軌道半徑越大，原子的能量越大解析：解析：按照經(jīng)典物理學的觀點，電子繞核運動有加速度，一定會向外輻射按照經(jīng)典物理學的觀點，電子繞核運動有加速度，一定會向外輻射電磁波，很短時間內(nèi)電子的能量就會消失，與客觀事實相矛盾，由玻爾假設(shè)可電磁波，很短時間內(nèi)電子的能量就會消失，與客觀事實相矛盾，由玻爾假設(shè)可知選項知選項A、C錯，錯，B正確；原子軌道半徑越大，原子能量越大，選項正確；原子

17、軌道半徑越大，原子能量越大，選項D正確。正確。BD返回導航第十八章原子結(jié)構(gòu)物理 選修3-5 人教版根據(jù)玻爾原子結(jié)構(gòu)理論，氦離子根據(jù)玻爾原子結(jié)構(gòu)理論，氦離子(He)的能級圖如圖所示。的能級圖如圖所示。電子處在電子處在n3軌道上比處在軌道上比處在n5軌道上離氦核的距離近還是軌道上離氦核的距離近還是遠？當大量遠？當大量He處在處在n4的激發(fā)態(tài)時，由于躍遷所發(fā)射的譜線的激發(fā)態(tài)時，由于躍遷所發(fā)射的譜線共有幾條？共有幾條？提示：提示：近近6探究二氫原子躍遷的規(guī)律探究二氫原子躍遷的規(guī)律返回導航第十八章原子結(jié)構(gòu)物理 選修3-5 人教版1能級圖的理解能級圖的理解(1)能級圖中能級圖中n稱為量子數(shù)，稱為量子數(shù)，E

18、1代表氫原子的基態(tài)能量，即量子數(shù)代表氫原子的基態(tài)能量，即量子數(shù)n1時對時對應(yīng)的能量，其值為應(yīng)的能量，其值為13.6eV。En代表電子在第代表電子在第n個軌道上運動時的能量。個軌道上運動時的能量。(2)作能級圖時，能級橫線間的距離和相應(yīng)的能級差相對應(yīng)，能級差越大，作能級圖時，能級橫線間的距離和相應(yīng)的能級差相對應(yīng)，能級差越大，間隔越寬，所以量子數(shù)越大，能級越密，豎直線的箭頭表示原子躍遷方向，長間隔越寬，所以量子數(shù)越大，能級越密，豎直線的箭頭表示原子躍遷方向，長度表示輻射光子能量的大小，度表示輻射光子能量的大小，n1是原子的基態(tài)，是原子的基態(tài)，n是原子電離時對應(yīng)的狀是原子電離時對應(yīng)的狀態(tài)。態(tài)。返回導

19、航第十八章原子結(jié)構(gòu)物理 選修3-5 人教版(3)氫原子從高能級向氫原子從高能級向n1,2,3的能級躍遷時發(fā)出的光譜線分別屬于賴曼的能級躍遷時發(fā)出的光譜線分別屬于賴曼系，巴耳末系和帕邢系系，巴耳末系和帕邢系(如圖如圖)返回導航第十八章原子結(jié)構(gòu)物理 選修3-5 人教版返回導航第十八章原子結(jié)構(gòu)物理 選修3-5 人教版4使原子能級躍遷的兩種粒子使原子能級躍遷的兩種粒子光子與實物粒子光子與實物粒子(1)原子從低能級向高能級躍遷：吸收一定能量的光子，當一個光子的能量原子從低能級向高能級躍遷：吸收一定能量的光子，當一個光子的能量滿足滿足hE末末E初初時，才能被某一個原子吸收，使原子從低能級時，才能被某一個原

20、子吸收，使原子從低能級E初初向高能級向高能級E末末躍遷，而當光子能量躍遷，而當光子能量h大于或小于大于或小于E末末E初初時都不能被原子吸收。時都不能被原子吸收。(2)原子還可吸收外來實物粒子原子還可吸收外來實物粒子(例如自由電子例如自由電子)的能量而被激發(fā)，由于實物的能量而被激發(fā)，由于實物粒子的動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粒子的動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兩能級的能量差值兩能級的能量差值(EEnEk)，就可使原子發(fā)生能級躍遷。，就可使原子發(fā)生能級躍遷。(3)當光子能量大于或等于當光子能量大于或等于13.6eV時，也可以被氫原子

21、吸收，使氫原子電時，也可以被氫原子吸收，使氫原子電離；當氫原子吸收的光子能量大于離；當氫原子吸收的光子能量大于13.6eV時，氫原子電離后，電子具有一定的時，氫原子電離后，電子具有一定的初動能。初動能。返回導航第十八章原子結(jié)構(gòu)物理 選修3-5 人教版返回導航第十八章原子結(jié)構(gòu)物理 選修3-5 人教版用能量為用能量為12.75eV的光子照射一群處于基態(tài)的氫原子，已知氫原的光子照射一群處于基態(tài)的氫原子，已知氫原子的基態(tài)能量子的基態(tài)能量E113.6eV，普朗克常量，普朗克常量h6.631034Js，求：，求：(1)這群氫原子的光譜共有幾條譜線？這群氫原子的光譜共有幾條譜線？(2)這群氫原子發(fā)出的光子的

22、最大頻率是多少？這群氫原子發(fā)出的光子的最大頻率是多少？(3)這群氫原子發(fā)出的光子的最長波長是多少？這群氫原子發(fā)出的光子的最長波長是多少？典例典例 2答案：答案：(1)6條條(2)3.11015Hz(3)1.884106m返回導航第十八章原子結(jié)構(gòu)物理 選修3-5 人教版返回導航第十八章原子結(jié)構(gòu)物理 選修3-5 人教版返回導航第十八章原子結(jié)構(gòu)物理 選修3-5 人教版對點訓練對點訓練2(北京市臨川育人學校北京市臨川育人學校20172018高三下學期期中高三下學期期中)如圖所如圖所示是某原子的能級圖，示是某原子的能級圖，a、b、c為原子躍遷所發(fā)出的三種波長的光。在下列該原為原子躍遷所發(fā)出的三種波長的光

23、。在下列該原子光譜的各選項中，譜線從左向右的波長依次增大，則正確的是子光譜的各選項中，譜線從左向右的波長依次增大，則正確的是()C返回導航第十八章原子結(jié)構(gòu)物理 選修3-5 人教版返回導航第十八章原子結(jié)構(gòu)物理 選修3-5 人教版素素 養(yǎng)養(yǎng) 提提 升升返回導航第十八章原子結(jié)構(gòu)物理 選修3-5 人教版1注意一群原子和一個原子注意一群原子和一個原子氫原子核外只有一個電子，這個電子在某個時刻只能處在某個可能的軌道氫原子核外只有一個電子，這個電子在某個時刻只能處在某個可能的軌道上，在某段時間內(nèi)，由某一軌道躍遷到另一個軌道時，可能的情況只有一種，上，在某段時間內(nèi)，由某一軌道躍遷到另一個軌道時，可能的情況只有

24、一種，但是如果容器中盛有大量的氫原子，這些原子的核外電子躍遷時就會有各種情但是如果容器中盛有大量的氫原子，這些原子的核外電子躍遷時就會有各種情況出現(xiàn)了。況出現(xiàn)了。2注意間接躍遷與直接躍遷注意間接躍遷與直接躍遷 原子從一種能量狀態(tài)躍遷到另一種能量狀態(tài)時，有時可能是直接躍遷，有原子從一種能量狀態(tài)躍遷到另一種能量狀態(tài)時，有時可能是直接躍遷，有時可能是間接躍遷兩種情況下輻射時可能是間接躍遷兩種情況下輻射(或吸收或吸收)光子的頻率可能不同。光子的頻率可能不同。原子躍遷時需注意的幾個問題原子躍遷時需注意的幾個問題返回導航第十八章原子結(jié)構(gòu)物理 選修3-5 人教版3注意躍遷與電離注意躍遷與電離hEmEn只適用

25、于光子和原子作用使原子在各定態(tài)之間躍遷的情況。對只適用于光子和原子作用使原子在各定態(tài)之間躍遷的情況。對于光子和原子作用使原子電離的情況，則不受此條件的限制，這是因為原子一于光子和原子作用使原子電離的情況，則不受此條件的限制，這是因為原子一旦電離，原子結(jié)構(gòu)即被破壞，因而不再遵守有關(guān)原子結(jié)構(gòu)的理論。如基態(tài)氫原旦電離，原子結(jié)構(gòu)即被破壞，因而不再遵守有關(guān)原子結(jié)構(gòu)的理論。如基態(tài)氫原子的電離能為子的電離能為13.6eV，只要能量大于或等于，只要能量大于或等于13.6eV的光子都能被基態(tài)的氫原子的光子都能被基態(tài)的氫原子吸收而發(fā)生電離，只不過入射光子的能量越大，原子電離后產(chǎn)生的自由電子的吸收而發(fā)生電離，只不過入射光子的能量越大，原子電離后產(chǎn)生的自由電子的動能越大。至于實物粒子和原子碰撞的情況，