184 玻爾的原子模型

第四節(jié)玻爾的原子模型教學(xué)目標:（一）知識與技能1、了解玻爾的三條假設(shè)。2、通過公式上=斜\和旦丁旦使學(xué)生了解原子能級、軌道半徑和量子數(shù)冉的關(guān)系。3、了解玻爾理論的重要意義。（二）過程與方法培養(yǎng)學(xué)生對問題的分析和解決能力，初步了解原子的結(jié)構(gòu)（三）情感、態(tài)度與價值觀理解人類對原子的認識和研究經(jīng)歷了一個十分漫長的過程，這一過程也是辯證發(fā)展的過程。教學(xué)重點：玻爾的原子模型、能級教學(xué)難點：玻爾的原子模型、能級教學(xué)方法：演示和啟發(fā)式綜合教學(xué)法。教學(xué)用具：投影片，多媒體輔助教學(xué)設(shè)備教學(xué)過程：（一）引入新課前一節(jié)提到盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)學(xué)說跟經(jīng)典的電磁理論產(chǎn)生了矛盾，這說明了經(jīng)典的電磁理論不適用于原子結(jié)構(gòu)，那么怎么解釋原子是穩(wěn)定的？又怎么解釋原子發(fā)光的光譜不是連續(xù)光譜呢？核式結(jié)構(gòu)學(xué)說在解釋原子發(fā)光現(xiàn)象和原子的穩(wěn)定性問題時遇到了空前的困難，玻爾在總結(jié)前人經(jīng)驗成果的基礎(chǔ)上進一步研究，提出了自己的理論。（二）新課教學(xué)1、玻爾的原子模型（1）原子的穩(wěn)定性經(jīng)典的電磁理論認為電子繞原子核旋轉(zhuǎn)，由于電子輻射能量，因此隨著它的能量減少，電子運行的軌道半徑也減小，最終要落入原子核中。玻爾在1913年結(jié)合普朗克的量子理論針對這一問題提出新的觀點。玻爾假設(shè)一：原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，在這些狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的，電子雖然繞核運動，但并不向外輻射能量，這些狀態(tài)叫做定態(tài)。說明：這一說法和事實是符合得很好的，電子并沒有被庫侖力吸引到核上，就像行星繞著太陽運動一樣。這里所說的定態(tài)是指原子可能的一種能量狀態(tài)，有某一數(shù)值的能量，這些能量包含了電子的動能和電勢能的總和。（2）原子發(fā)光的光譜經(jīng)典的電磁理論認為電子繞核運行的軌道不斷的變化，它向外輻射電磁波的頻率應(yīng)該等于繞核旋轉(zhuǎn)的頻率。因此原子輻射一切頻率的電磁波，大量原子的發(fā)光光譜應(yīng)該是連續(xù)光譜。玻爾針對這一問題提出新的觀點。玻爾假設(shè)二：原子從一種定態(tài)（占韌）躍遷到另一種定態(tài)（占耍）時，它輻射（或吸收）一定頻率的光子，光子的能量由這兩種定態(tài)的能量差決定，即：龍"=五、1—占曳O說明：這一說法也和事實符合得很好，原子發(fā)光的光譜是由一些不連續(xù)的亮線組成的明線光譜。（3）原子能量狀態(tài)和電子軌道玻爾假設(shè)三：原子的不同能量狀態(tài)跟電子沿不同的圓形軌道繞核運動相對應(yīng)。原子的定態(tài)是不連續(xù)的，因此電子的可能軌道的分布也是不連續(xù)的。2、氫原子的軌道半徑和能量玻爾從上述假設(shè)出發(fā)，利用庫侖定律和牛頓運動定律，計算出了氫的電子可能的軌道半徑和對應(yīng)的能量。根據(jù)計算結(jié)果概括為公式：&f%，《=汀研，冉=123…說明公式中4、1和‘、凡的意義，并說明冉是正整數(shù)，叫做量子數(shù)，官。.53x1尸m,耳=-13.6應(yīng)134…時，相應(yīng)的能量為："如應(yīng)、艮=T51eV、艮=一°盼eV?=03、氫原子的能級氫原子的各種定態(tài)時的能量值叫做能極，根據(jù)以上的計算，可畫出示意的能級圖。原子最低能級所對應(yīng)的狀態(tài)叫做基態(tài)，比基態(tài)能量高的狀態(tài)叫激發(fā)態(tài)。原子從基態(tài)向激發(fā)態(tài)躍遷，電子克服庫侖引力做功增大電勢能，原子的能量增加要吸收能量。原子也可以從激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷，電子所受庫侖力做正功減小電勢能，原子的能量減少要輻射出能量，這一能量以光子的形式放出。明確：原子的能量增加是因為電子增加的電勢能大于電子減少的動能；反之原子的能量減少是因為電子減少的電勢能大于電子增加的動能。原子無論吸收能量還是輻射能量，這個能量不是任意的，而是等于原子發(fā)生躍遷的兩個能級間的能量差。

明確：一個原子可以有許多不同的能量狀態(tài)和相應(yīng)的能級，但在某一時刻，一個原子不可能既處于這一狀態(tài)也處于那一狀態(tài)。如果有大量的原子，它們之中有的處于這一狀態(tài)，有的處于那一狀態(tài).氫光譜的觀測就說明了這一事實，它的光譜線不是一個氫原子發(fā)出的，而是不同的氫原子從不同的能級躍遷到另一些不同能級的結(jié)果。例1:氫原子的基態(tài)能量為馬，電子軌道半徑為門，電子質(zhì)量為折，電量大小為w.氫原子中電子在就=3的定態(tài)軌道上運動時的速率為憲，氫原子從理=3的定態(tài)躍遷到冉=1的基態(tài)過程中輻射光子的波長為』，則以下結(jié)果正C、電子的電勢能和動能都要減小D、電子的電勢能減小，電子的動能增大解析：玻爾理論雖然解決了一些經(jīng)典電磁學(xué)說遇到的困難，但在玻爾的原子模型中仍然認為原子中有一很小的原子核，電子在核外繞核做勻速圓周運動，電子受到的庫侖力作向心力。根據(jù)玻爾理論上=私即糙_Iks2-_eIk即以巧IE時航，因此A正確。由于：虬號氣旦驀氣且必艮-曷，h-=^-E1即：』91，

所以：甌，因此b正確。氫原子從冉=3躍遷到以=1，電子受到的庫侖力做正功，電勢能減小;切'V212忌——=腕一阮=—mV=由廣廣可知電子動能2君，即軌道半徑越小，動能越大，所以D正確，C錯誤.例2：有大量的氫原子，吸收某種頻率的光子后從基態(tài)躍遷到理=3的激發(fā)態(tài)，已知氫原子處于基態(tài)時的能量為占】，則吸收光子的頻率『'=，當這些處于激發(fā)態(tài)的氫原子向低能態(tài)躍遷發(fā)光時，可發(fā)出條譜線，輻射光子的能量為。解析：根據(jù)玻爾的第二條假設(shè)，當原子從基態(tài)躍遷到壓=3的激發(fā)態(tài)時，吸收光子的能量：……，而&驀氣劊=&-鴕=竺所以吸收光子的頻率：由勇當原子從n=3的激發(fā)態(tài)向低能態(tài)躍遷時，由于是大量的原子，可能的躍遷有多種，如從冉=3到【『=1，從理=3到理=2，再從點=2至爬=1，因此應(yīng)該發(fā)出三條譜線，三種光子的能量分別為:（三）課堂小結(jié)：玻爾的原子模型是把盧瑟福的學(xué)說和量子理論結(jié)合，以原子的