人教版(新教材)高中物理選擇性必修3學(xué)案2：4 4 第2課時 玻爾理論對氫光譜的解釋 氫原子能級躍遷

人教版(新教材)高中物理選擇性必修第三冊PAGEPAGE14.4第2課時玻爾理論對氫光譜的解釋氫原子能級躍遷〖素養(yǎng)目標(biāo)〗2.了解能級、能級躍遷、能量量子化以及基態(tài)、激發(fā)態(tài)等概念．3.掌握用玻爾原子理論簡單解釋氫原子模型．〖知識梳理〗知識點(diǎn)一、玻爾理論對氫光譜的解釋(1)解釋巴耳末公式①按照玻爾理論，從高能級躍遷到低能級時輻射的光子的能量為hν＝Em－En.②巴耳末公式中的正整數(shù)n和2正好代表能級躍遷之前和之后所處的定態(tài)軌道的量子數(shù)n和2.并且理論上的計(jì)算和實(shí)驗(yàn)測量的里德伯常量符合得很好．(2)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兩個能級差，由于原子的能級是分立的，所以放出的光子的能量也是分立的，因此原子的發(fā)射光譜只有一些分立的亮線．知識點(diǎn)二、玻爾理論的局限性(1)成功之處玻爾理論第一次將量子觀念引入原子領(lǐng)域，提出了定態(tài)和躍遷的概念，成功解釋了氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律．(2)局限性保留了經(jīng)典粒子的觀念，把電子的運(yùn)動仍然看做經(jīng)典力學(xué)描述下的軌道運(yùn)動．(3)電子云原子中的電子沒有確定的坐標(biāo)值，我們只能描述電子在某個位置出現(xiàn)概率的多少，把電子這種概率分布用疏密不同的點(diǎn)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．〖典例精析〗例1.圖中所示為氫原子的能級示意圖，關(guān)于氫原子躍遷，下列說法正確的是()A．一群處于n＝5激發(fā)態(tài)的氫原子，向低能級躍遷時可以發(fā)出10種不同頻率的光B．一個處于n＝4激發(fā)態(tài)的氫原子，向低能級躍遷時可以發(fā)出6種不同頻率的光C．用12eV的光子照射處于基態(tài)的氫原子時，電子可以躍遷到n＝2能級D．氫原子中的電子從高能級向低能級躍遷時動能增大，氫原子的電勢能增大例2．光子能量為ε的一束光照射容器中的氫（設(shè)氫原子處于n=3的能級），氫原子吸收光子后，能發(fā)出頻率為v1、v2、…、v6的六種光譜線，且v1＜v2＜…＜v6，則ε等于（）A．hv1 B．hv6C．h（v5－v1） D．h（v1+v2+…+v6）〖素養(yǎng)作業(yè)〗1．一群處于n=3能級上的氫原子向低能級躍遷，最多能夠產(chǎn)生譜線的條數(shù)是（）A．1 B．2 C．3 D．42．根據(jù)玻爾理論，氫原子的電子由外層軌道躍遷到內(nèi)層軌道時（）A．要放出光子，氫原子的能量減小，電子的動能增大B．要吸收光子，氫原子的能量增加，電子的動能增大C．要放出光子，氫原子的能量減小，電子的動能減小D．要吸收光子，氫原子的能量增加，電子的動能減小3．原子由一個能量態(tài)變?yōu)榱硪粋€能量態(tài)的過程稱為躍遷。原子的躍遷伴隨著能量的變化。一個氫原子從能級躍遷到能級的過程中，下列說法正確的是（）A．該氫原子吸收光子，能量增加，電子的動能減少，電勢能增加B．該氫原子吸收光子，能量減少，電子的動能減少，電勢能減少C．該氫原子放出光子，能量增加，電子的動能增加，電勢能增加D．該氫原子放出光子，能量減少，電子的動能增加，電勢能減少4．如圖所示，大量處于n=3能級的氫原子向基態(tài)躍遷的過程中能向外輻射出不同頻率光的種數(shù)為（）A．3種 B．4種 C．5種 D．6種5．如圖為玻爾為了解釋氫原子光譜而畫出的氫原子能級示意圖，一群氫原子處于的激發(fā)態(tài)，當(dāng)它們自發(fā)地躍遷到較低能級時，以下說法符合玻爾理論的有（）A．最多只能輻射出6種頻率的光子B．可輻射出能量為的光子C．氫原子躍遷時，可發(fā)出連續(xù)不斷的光譜線D．在輻射出的光子中，從n=4躍遷到n=1輻射的光子能量最小

▁▃▅▇█參*考*答*案█▇▅▃▁例1.〖解析〗A對：一群處于n＝5激發(fā)態(tài)的氫原子，向低能級躍遷時，最多發(fā)出Ceq\o\al(2,5)＝10種不同頻率的光子．B錯：一個處于n＝4激發(fā)態(tài)的氫原子，向低能級躍遷時，最多可以發(fā)出3種不同頻率的光子．C錯：用12eV的光子照射處于基態(tài)的氫原子時，該光子能量不能被吸收而使電子發(fā)生躍遷．D錯：氫原子中的電子從高能級向低能級躍遷時，原子能量減小，根據(jù)keq\f(e2,r2)＝meq\f(v2,r)得，電子動能增大，則氫原子的電勢能減?。即鸢浮紸例2.〖答案〗A〖解析〗對于量子數(shù)n=4的一群氫原子，當(dāng)它們向較低的激發(fā)態(tài)成基態(tài)躍遷時，可能產(chǎn)生的譜線條數(shù)為，由此可判定氫原子吸收光子后的能量的能級是n=4，且從n=4到n=3放出的光子能量最小，頻率最低即為v1，因此，處于n=3能極的氫原子吸收頻率為v1的光子（能量ε=hv1），從n=3能級躍遷到n=4能級后，方可發(fā)出6種頻率的光譜線．A.hv1與計(jì)算結(jié)果ε=hv1相符，故A符合題意；B.hv6與計(jì)算結(jié)果ε=hv1不相符，故B不符合題意；C.h（v5－v1）與計(jì)算結(jié)果ε=hv1不相符，故C不符合題意；D.h（v1+v2+…+v6）與計(jì)算結(jié)果ε=hv1不相符，故D不符合題意；〖素養(yǎng)作業(yè)〗1.〖答案〗C〖解析〗可以從n=3能級躍遷到n=2能級，然后再從n=2能級躍遷到n=1能級，也可以從n=3能級直接躍遷到n=1能級，因此最多能夠產(chǎn)生3條譜線。故選C。2.〖答案〗A〖解析〗根據(jù)玻爾理論，氫原子的電子由外層軌道躍遷到內(nèi)層軌道時，放出光子，氫原子的能量減小，電子的動能增大，電勢能減小。故選A。3.〖答案〗A〖解析〗一個氫原子從n=2能級躍遷到n=5能級，該氫原子吸收光子，能量增加，軌道半徑變大，庫侖力做負(fù)功，電勢能增加，動能減小。故選A。4.〖答案〗A〖解析〗處于n=3激發(fā)態(tài)的氫原子并不穩(wěn)定，能夠自發(fā)向低能級躍遷并發(fā)射光子，其發(fā)射光子的種類解得故A正確，BCD錯誤。故選A。5.〖答案〗A〖解析〗A．一群氫原子處于的激發(fā)態(tài)自發(fā)地躍遷到較低能級時，最多只能輻射出光子的種類有種選項(xiàng)A正確；B．處于