江苏省南通中学高中物理选修35学案(无答案)：184玻尔的原子模型.docx

18 4 玻尔的原子模型【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。【重、难点】玻尔原子理论的基本假设玻尔理论对氢光谱的解释【回顾复习】1 粒子散射实验是籍物理学家做的 粒子散射实验的现象是2原子核式结构学说的内容是卢瑟福原子核式结构学说与经典电磁理论的矛盾【 学 习电子绕核运动（有加速度）过程】知 识 点1 玻尔原 子 理论的基 本 假辐射电磁波频率等于绕核运行的频率设1、玻尔理论的 建 立背景和观能量减少、轨道半径减少频率变化点：（1）经典理论 的 困难：电子 绕 原电子沿螺旋线轨道落入原子核原子光谱应为连续光谱子核做 圆 周（矛盾： 实际上是不连续的亮线）运动辐 射 能量，最终栽入 _，原子寿命很短，但事实并非如此。随着电子绕核运转的能量越来_，转动频率越来 _，辐射的能量（发光）频率应_。但线状谱的存在无法解释。2、玻尔的观点：玻尔接受普朗克的黑体辐射的_ 和爱因斯坦的 _ ，将能量取_的观念应用到原子系统。3、玻尔原子结构假说：（ 1 ）轨道量子化与定态：电子的轨道是量子化的，电子在库仑力的作用下绕原子核做_，电子绕原子核运转的半径不是_，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是_，不产生 _。原子的能量是量子化的，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。（ 2）几个基本概念： _的能量值叫做能级。原子具有 _的稳定状态叫定态。能量_的状态叫做基态。除 _之外的其他状态叫做激发态。（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）时会辐射出能量为h的光子。 h=_，又称为辐射条件。知识点2 玻尔原子理论的成功和局限性1、成功方面：（ 1）运用经典 _和经典 _的理论确定了氢原子的各个定态的能量，并由此画出其能级图。第 1页（ 2）处于激发态的氢原子向 _跃迁辐射出 _，辐射光子的能量与实际符合得很好，由于能级是分立的，辐射光子的波长也是_的。（3）导出了巴耳末公式，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。2、局限性和原因：（1）成功解释了氢原子光谱的实验规律，但不能解释稍微_的原子的光谱现象。 原因是保留了_的观念， 把电子的运动仍然看做_描述下的 _运动。知识点3 弗兰克 -赫兹实验1、如果原子的能级是分立的，那么用碰撞的方式使原子吸收的能量，即其他粒子转移给原子的能量，也应该是_的。2、 1914 年，弗兰克 - 赫兹采用 _轰击 _，发现电子损失的能量，也就是汞原子吸收的能量，是分立的，从而证明汞原子的能量是量子化的。【例 1】氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时，下列说法中正确的是（）A核外电子受力变小B原子的能量减少C氢原子要吸收一定频率的光子D氢原子要放出一定频率的光子【例 2】氢原子辐射出一个光子后，根据玻尔理论下述说法中正确的是（）A电子绕核旋转的半径增大B. 氢原子的能级增大C氢原子的电势能增大D.氢原子的核外电子的速率增大【例 3】 图给出氢原子最低的4 个能级，在这些能级间跃迁所辐射的光子的频率最多有P 种，其中最小频率为f min，则（）A P 5 B P=6C f min 1.6 1014Hz。 D f min 1.5 1015 Hz【变式】 用光子能量为E 的单色光照射容器中处于基态的氢原子。停止照射后，发现该容器内的氢能够释放出三种不同频率的光子，它们的频率由低到高依次为、 、 ，由此可知，开始用来照射容器的单色光的光子能量可以表示为：123h； h； h(以上表示式中（）131+2)； h(1+2+3)A.只有正确B.只有正确C.只有正确D.只有正确【疑难解析】对跃迁的理解（ 1）氢原子从低能级向高能级跃迁：吸收一定频率的光子，当光子的能量满足h E 末 E 初 时，才能被某一个原子吸收，否则不能吸收。（ 2）氢原子从高能级向低能级跃迁：以光子的形式向外辐射能量，所辐射的光子能量恰等于发生跃迁时两能级间的能量差。（ 3）电离：当光子能量大于或等于原子所在处的能级时，也可以被氢原子吸收，使氢原子电离，多余的能量作为电子的初动能。（ 4）光谱线条数：一群氢原子处于量子数为n 的激发态时，可能辐射出的光谱线条数为 Nn n 1 。 2（ 5）氢原子还可吸收外来实物粒子的能量而被激发，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量差值， 均可使原子发生能级跃迁。（ 6）跃迁时电子动能、原子电势能与总能量变化：当轨道半径减小时，库仑引力做正功，原子电势能 Ep 减小，电子动能增大，原子总能量减小，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。【例 4】 已知氢原子的能级图如图所示，现用光子能量介于10129 eV 范围内的光去照第 2页射一群处于基态的氢原子，则下列说法中正确的是（）。A 在照射光中可能被吸收的光子能量有无数种B在照射光中可能被吸收的光子能量只有3 种C照射后可能观测到氢原子发射不同波长的光有6 种D照射后可能观测到氢原子发射不同波长的光有3 种【巩固练习】1根据玻尔的原子理论，原子中电子绕核运动的半径（）A可以取任意值B可以在某一范围内取任意值C可以取一系列不连续的任意值D 是一系列不连续的特定值2下面关于玻尔理论的解释中，不正确的说法是（）A原子只能处于一系列不连续的状态中，每个状态都对应一定的能量B原子中，虽然核外电子不断做加速运动，但只要能量状态不改变，就不会向外辐射能量C原子从一种定态跃迁到另一种定态时，一定要辐射一定频率的光子D原子的每一个能量状态都对应一个电子轨道，并且这些轨道是不连续的3根据玻尔理论，氢原子中，量子数N 越大，则下列说法中正确的是（）A电子轨道半径越大B核外电子的速率越大C氢原子能级的能量越大D核外电子的电势能越大4对玻尔理论的下列说法中，正确的是（）A继承了卢瑟福的原子模型，但对原子能量和电子轨道引入了量子化假设B对经典电磁理论中关于“做加速运动的电荷要辐射电磁波”的观点表示赞同C用能量转化与守恒建立了原子发光频率与原子能量变化之间的定量关系D玻尔的两个公式是在他的理论基础上利用经典电磁理论和牛顿力学计算出来的5按照玻尔理论，一个氢原子中的电子从一半径为r a 的圆轨道自发地直接跃迁到一半径为r的圆轨道上，已知 r>r ，则在此过程中（）babA原子要发出一系列频率的光子B原子要吸收一系列频率的光子C原子要发出某一频率的光子D原子要吸收某一频率的光子6.氢原子的核外电子，在由能级较高的定态跃迁到能量较低的定态的过程中（）A辐射光子，获得能量B吸收光子，获得能量C吸收光子，放出能量D辐射光子，放出能量7.氢原子的核外电子由离核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时（）A. 要吸收光子，电子的动能、电势能都增加B. 要吸收光子，电子的动能增加，电势能减少C.要放出光子，电子的动能增加，电势能减少D.要放出光子，电子的动能、电势能都减少8. 如图为氢原子的能级图，若用能量为10.5ev的光子去照射一群处于基态的氢原子，则氢原子 ( )A能跃迁到 n=2 的激发态上去B能跃迁到 n=3 的激发态上去C能跃迁到 n=4 的激发态上去D以上三种说法均不对9. 氦原子的一个核外电子被电离，会形成类似氢原子结构的氦离子已E知基态的氦离子能量为1eV，氦离子能级的示意图如图所示可E4E = 54.4E3以推知，在具有下列能量的光子中，不能被基态氦离子吸收而发生跃迁E2的是： ()A 40.8 eVB 43.2 eV C 51.0 eVD 54.4 eV10. 如图所示为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于 n 3 的激发态， 在1E0- 3. 4 eV- 6. 0 eV- 13.6eV- 54.4eV第 3页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n 3 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金属钠表面所发生的光电子的初动能最大值为11.11 eVD 金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为9.60 eV11. 子与氢原子核（质子）构成的原子称为氢原子，它在原子核物理的研究中有重要作用。如图为氢原子的能级示意图，假定光子能量为E 的一束光照射容器中大量处于n 2能级的 氢原子， 氢原子吸收光子，发出频率为， ， ， ， 和 的光，且频率依123456次增大，则E 等于（）A h（ ）31B h（ ）56Ch3D h4第 4页