18.4玻尔的原子模型(活动单)
18.4玻尔的原子模型
学习目标
1、能说出玻尔原子理论的主要内容，能级、能量
量子化以及基态、激发态的概念。
2、通过玻尔原子模型的建立，体会建立模型研究 物理问题的方法。 3、体会物理模型的演化及其在物理学发展过程中 的作用，注重物理学史的学习，激发学习兴趣。
学案反馈
优秀小组
优秀个人
正确率高 的问题
玻尔简介
尼尔斯· 玻尔，丹麦物理学家（1885年10月7日～ 1962年11月18日) 。他通过引入量子化条件，提 出了玻尔模型来解释氢原子光谱，提出互补原理 和哥本哈根诠释来解释量子力学，对二十世纪物 理学的发展有深远的影响。玻尔为丹麦物理学家， 哥本哈根学派的创始人。哥本哈根大学科学硕士 和博士（PhD），丹麦皇家科学院院士，曾获丹 麦皇家科学文学院金质奖章，英国曼彻斯特大学 和剑桥大学名誉博士学位，诺贝尔物理学奖。
区别于卫星的 连续轨道
几个常用概念：
能级：量子化的能量值 定态：原子中具有确定能量的稳定状态 基态：能量最低的状态（离核最近）
激发态：其他的状态
５ ４ ３
量 子 数
Ｅ５ Ｅ４ Ｅ３ Ｅ２
3
2 1
v
r
m
２
激发态
１
Ｅ１——基态
能级图
轨道图
问题2、电子跃迁中有什么规律？ 原子在始、末能级Em和En （ Em>En ）间跃迁时发射 E∞ ５ Ｅ５ （或吸收）光子的频率可以 ４ Ｅ４ ３ 由前后能级的能量差决定： Ｅ３
自主学习2
黑板展示
8组B2
合作探究1
合作探究2
口头展示
口头展示 7组B2
4组B1
合作探究3
合作探究4
黑板展示
5组B2
玻尔的原子模型 每课一练(含解析) (38)
3．CDE
【解析】
试题分析：玻尔理论认为原子的能量是量子化的，轨道半径也是量子化的，故氢原子在辐射光子的同时，轨道不是连续地减小，故A错误．半衰期是放射性元素的原子核有半数发生衰变时所需要的时间，由原子核本身决定，与原子的物理、化学状态无关，故B错误；核子结合成原子核与原子核分解为核子是逆过程，质量的变化相等，能量变化也相等，故用能量等于氘核结合能的光子照射静止氘核，还要另给它们分离时所需要的足够的动能（光子方向有动量），所以不可能使氘核分解为一个质子和一个中子，故C正确；根据质量数和电荷数守恒，某放射性原子核经过2次α衰变质子数减少4，一次β衰变质子数增加1，故核内质子数减少3个，D正确；能级跃迁时，由于高能级轨道半径较大，速度较小，电势能较大，故氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同时电子的动能增大，电势能减小，故E正确；故选CDE．
考点：考查了氢原子跃迁
【名师点睛】解决本题的关键知道跃迁种类的计算方法，以及知道能级间跃迁时辐射或吸收的光子能量等于两能级间的能级差，注意电离现象的条件．
2．ABE
【解析】
试题分析：随着温度的升高，黑体的辐射一方面各种波长的辐射强度都有增加，另一方面辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故A正确；根据光电效应方程光电子的最大初动能 ，入射光的频率一定，最大初动能越大，说明金属的逸出功越小，故B正确；在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，会把一部分动量转移给电子，因此光子的动量变小，根据波长 ，可知散射后光子的波长变长，故C错误；“比结合能越大，原子中核子结合得越牢固，原子核越稳定”，而不是“结合能越大，原子中核子结合得越牢固，原子核越稳定”，故D错误；氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，轨道半径减小，要释放一定频率的光子，总能量减少，库仑力做正功，电子的动能增大，电势能减小，故E正确。
玻尔的原子结构模型
➢ 能级：量子化的能量值。 ➢ 定态：原子中具有确定能量的稳定状态。
基态：能量最低的状态(离核最近) 激发态：其他的能量状态
n
5
4
量3 子2 数
1
E∞
E5 激
E4
发
E3 态
E2
E1 基态
轨
道
与
能
1
级
2
相
3对
应
假说2：频率条件(跃迁假说E4
3
E3
2
E2
1
E1
针对原子光谱是 线状谱提出
2. 根据玻尔理论，某原子的电子从能量为 E 的轨道跃迁到能
量为 Eʹ 的轨道，辐射出波长为 λ 的光，以 h 表示普朗克常量，
c 表示真空中的光速，则 Eʹ 等于 ( C )
A. E h
c
B. E h
c
C. E h c
D. E h c
假说1：轨道量子化
针对原子核式结构模型提出
围绕原子核运动的 电子轨道半径只能是某 些分立的数值。且电子在 这些轨道上绕核的转动 是稳定的，不产生电磁辐 射，也就是说，电子的 轨道是量子化的。
分立轨道
能级(定态)
针对原子的稳定性提出
电子在不同的轨道上运 动，原子处于不同的状态。 玻尔指出，原子在不同的状 态中具有不同的能量，所以 原子的能量也是量子化的。 在这些状态中原子是稳定的。
原子在始、末两个能 级 Em 和 En ( Em>En ) 间 跃迁时，发射 (或吸收) 光子的频率可以由前后 能级的能量差决定：
h Em En
基
电子克服库仑引力做功增大电势能，原子的能量增加
激
吸收光子
跃迁
原创：18.4 玻尔的原子模型(讲授式)
任汉鑫2
气体导电时发光的原理是什么？
任汉鑫3
回顾科学家对原子结构的认识史
汤姆孙发现电子 否定 原子不可分割 建立
汤姆孙的 西瓜模型
汤姆孙的 西瓜模型
否定 卢瑟福的核 式结构模型
建立
出现矛盾 α 粒子散射实验
出现矛盾 原子稳定性 氢光谱实验
建立
? 新理论
任汉鑫
一.玻尔原子理论的基本假设（三个重要假设） 假说1：轨道量子化与定态
汤姆孙发现电子 否定 原子不可分割 建立
汤姆孙的 西瓜模型
汤姆孙的 西瓜模型
否定 卢瑟福的核 式结构模型
建立
出现矛盾 α 粒子散射实验
出现矛盾 原子稳定性
建立
? 新玻理尔论模型
氢光谱实验
复杂（氦）原子
光谱出现困难
怎样修改玻尔模型？
任汉鑫
怎样修改玻尔模型？
思想：必须彻底放弃经典概念？ 关键：用电子云概念取代经典的轨道概念
4、根据玻尔的原子理论，原子中电子绕核运动的半径（ D
）
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
任汉鑫
5、按照玻尔理论，一个氢原子中的电子从一半径为ra的圆 轨道自发地直接跃迁到一半径为rb的圆轨道上，已知ra>rb，
则在此过程中（ C ）
任汉鑫
例2：氦原子被电离出一个核外电
子，形成类氢结构的氦离子.已知
基态的氦离子能量为E1=-54.4 eV， 氦离子能级的示意图如图所示.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的是
( )B
A.40.8 eV
18.4玻尔的原子模型
∞ 6 5 4 3 2
1 基态
0 eV
-0.54eV -0.85eV -1.51eV
-3.4eV
激发态
-13.6eV
二、氢原子的能级结构
4、原子发光现象：原子 从较高的激发态向较低的 激发态或态跃迁的过程， 是辐射能量的过程，这个 能量以光子的形式辐射出 去，这就是原子发光现象。 不同的能量，发射的光频 率也不同，我们就能观察 到不同颜色的光。
四、玻尔模型的局限性
玻尔理论成功的解释并预言了氢原子辐射 的电磁波的问题，但是也有它的局限性．
在解决核外电子的运动时 成功引入了量子化的观念
同时又应用了“粒子、 轨道”等经典概念和 有关牛顿力学规律
除了氢原子光谱外，在解决其 他问题上遇到了很大的困难．
氦原子光谱
拓展与提高
原子结构的认识史
汤姆孙发现怎电子样观修否定改玻原尔子模不可型割 ？
注意区分：处于n=4能级的一个氢原子和一群氢原子最多释放几种
1、一个氢原子跃迁发出可能
的光谱条数最多：n 1
n
E eV
2、一群氢原子跃迁发出可能 ４
-0.85
的光谱条数最多：
３
-1.51
C
2 n
=
n(n 1) 2
２
-3.4
C42 6
１
-13.6
三、玻尔理论对氢光谱的解释
阅读教材P58-P59，小组讨论回答以下几个问题
轨道上运动时的能量公式：
原子的能量包括:原子的原子核与电子所具有的电势能和电子运动的动能。
En
e2 -k
rn
1 2
mvn2
-
1 2
k
e2 rn
2 2k 2me 4 E1
18.4玻尔的原子模型(精华版)PPT课件
事
原子光谱是不
实
连续的,是线
状谱
以上矛盾表明，从宏观现象总结出来的经 典电磁理论不适用于原子这样小的物体产 生的微观现象。为了解决这个矛盾，1913 年丹麦的物理学家玻尔在卢瑟福学说的基 础上，把普朗克的量子理论运用到原子系 统上，提出了玻尔理论。
•围绕原子核运动的电 子轨道半径只能是某
些特定的分立数值。
N= n(n 1)
2
二、玻尔理论对氢光谱的解释
轨道与能级相对应
n
E/eV
∞ －－－－－－－－－ 0
赖曼系（紫外线）
５
４
-0.54 -0.85
３
-1.51
巴耳末系（可见光）
２
-3.4
帕邢系（红外线） N=1
N=2
N=3
布喇开系
N=4
N=5
逢德系
N=6
成功解释了氢光１谱的所有谱线-13.。6
二、玻尔理论对氢光谱的解释
§18.4 玻尔的原子模型
经 电子绕核运动将不断 典 向外辐射电磁波，电 理 子损失了能量，其轨 论 道半径不断缩小，最 认 终落在原子核上,而使 为 原子变得不稳定．
事 实
e
v
F
r+ e
e
e+
经
由于电子轨道的变
典
化是连续的，辐射
理
电磁波的频率等于
论
绕核运动的频率,
认
连续变化,原子光
为 谱应该是连续光谱
即hν＝Ｅm-Ｅn
反之，由低到高能级吸收能量。
Em n
En
针对原子光谱是线状谱提出
原子在始、末
５ ４ ３
E∞
Ｅ５ Ｅ４ Ｅ３
教法分析18.4 玻尔的原子模型
第4节 玻尔的原子模型P63学生要分清若干名词：量子化、能级、定态、基态、激发态、跃迁P65思考与讨论巴耳末公式中有正整数n 出现，这里我们也用正整数n 来标志氢原子的能级，它们之间是否有某种联系？)121(122nR -=λ ， n m E E h -=ν……原子从较高的能级E 2跃迁到较低的能级E 1时，辐射的光子的能量为 12E E h -=ν……巴耳末公式中的正整数n 和2，正好代表电子跃迁之前和跃迁之后所处的定态轨道的量子数n 和2。
因此，巴耳末公式代表的应该是电子从量子数分别为n = 3，4，5 … 的能级向量子数为2的能级跃迁时发出的光谱线。
按照这个思路可以根据玻尔理论推导出巴耳末公式，并从理论上算出里德伯常量R 的值，所得结果与实验值符合得很好。
同样，玻尔理论也能很好地解释甚至预言氢原子的其他谱线系。
审美体验P65弗兰克－赫兹实验――可以略去汞蒸汽－－4.9eVP67玻尔模型的局限性：定量解释只适用于氢原子。
玻尔模型保留了“轨道”的概念，但实际上……－－如果用疏密不同的点子表示电子在各个位置出现的概率，画出图来，就像云雾一样，可以形象地称做电子云。
P68第1题： 1. 用玻尔理论解释，当巴耳末公式n ＝5时计算出的氢原子光谱的谱线，是哪两个能级之间的跃迁造成的？请用氢原子能级图中的数据计算这条谱线的波长，再用巴耳末公式计算它的波长。
比较用这两种方法计算的结果。
)121(122nR -=λ ， n m E E h -=ν 目的：体会科学美，加深对于原子能级与分立的光谱线间关系的认识。
不要再用巴尔末公式做其他题目。
18.4玻尔的原子模型
例5、现有1200个氢原子被激发到量子数为4的能级上，若这 些受激氢原子最后都回到基态，则在此过程中发出的光子总 数是多少？假定处在量子数为n的激发态的氢原子跃迁到各较 低能级的原子数都是处在该激发态能级上的原子总数 1 的 。
n 1
A.1200
B.2000
C.2200
D.2400
4 3 2 1
解：画出示意图，分步计算，不难得 出结论①400个，②400个，③400个， ④200个，⑤200个，⑥200个，⑦400 个，共2200个。
1
2
B、 -
1
2
C、
12 1 2
例 4、 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ν1、ν2、ν3，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：①hν1；②hν3；③h(ν1+ν2)；④h(ν1+ν2+ν3) 以上表示式中 A.只有①③正确 B.只有②正确 C.只有②③正确 D.只有④正确
高 中 物 理
高 中 物 理
高 中 物 理
例2、（07年天津卷）图为氢原子能级 的示意图，现有大量的氢原子处于ｎ ＝４的激发态，当向低能级跃迁时辐 射出若干不同频率的光。关于这些光 下列说法正确的是（ D ） Ａ．最容易表现出衍射现象的光是由 ｎ＝４能级跃到ｎ＝１能级产生的 Ｂ．频率最小的光是由ｎ＝２能级跃 迁到ｎ＝１能级产生的 Ｃ．这些氢原子总共可辐射出３种不 同频率的光 Ｄ．用ｎ＝２能级跃迁到ｎ＝１能级 辐射出的光照射逸出功为6.34ｅＶ的 金属铂能发生光电效应。
做俄歇电子。已知铬原子的能级公式可简化表示为 E n A．
2017年秋人教版高中物理选修3-5精选教案：18.4 玻尔的原子模型 Word版含答案
第四节玻尔的原子模型教学目标：（一）知识与技能1、了解玻尔的三条假设。
2、通过公式和使学生了解原子能级、轨道半径和量子数的关系。
3、了解玻尔理论的重要意义。
（二）过程与方法培养学生对问题的分析和解决能力，初步了解原子的结构（三）情感、态度与价值观理解人类对原子的认识和研究经历了一个十分漫长的过程，这一过程也是辩证发展的过程。
教学重点：玻尔的原子模型、能级教学难点：玻尔的原子模型、能级教学方法：演示和启发式综合教学法。
教学用具：投影片，多媒体辅助教学设备教学过程：（一）引入新课前一节提到卢瑟福的原子核式结构学说跟经典的电磁理论产生了矛盾，这说明了经典的电磁理论不适用于原子结构，那么怎么解释原子是稳定的？又怎么解释原子发光的光谱不是连续光谱呢？核式结构学说在解释原子发光现象和原子的稳定性问题时遇到了空前的困难，玻尔在总结前人经验成果的基础上进一步研究，提出了自己的理论。
（二）新课教学1、玻尔的原子模型（1）原子的稳定性经典的电磁理论认为电子绕原子核旋转，由于电子辐射能量，因此随着它的能量减少，电子运行的轨道半径也减小，最终要落入原子核中。
玻尔在1913年结合普朗克的量子理论针对这一问题提出新的观点。
玻尔假设一：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量，这些状态叫做定态。
说明：这一说法和事实是符合得很好的，电子并没有被库仑力吸引到核上，就像行星绕着太阳运动一样。
这里所说的定态是指原子可能的一种能量状态，有某一数值的能量，这些能量包含了电子的动能和电势能的总和。
（2）原子发光的光谱经典的电磁理论认为电子绕核运行的轨道不断的变化，它向外辐射电磁波的频率应该等于绕核旋转的频率。
因此原子辐射一切频率的电磁波，大量原子的发光光谱应该是连续光谱。
玻尔针对这一问题提出新的观点。
玻尔假设二：原子从一种定态（）跃迁到另一种定态（）时，它辐射（或吸收）一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定，即：。
高中物理 18.4波尔的原子模型详解
高中物理| 18.4波尔的原子模型详解原子核的组成01天然放射现象1. 放射性和放射性元素1896年，法国物理学家贝克勒尔发现，铀和含铀的矿物能够发出看不见的射线，这种射线可以穿透黑纸使照相底片感光，物质发射射线的性质称为放射性。
具有发射性的元素称为放射性元素。
2. 天然放射性现象：元素这种自发的放出射线的现象，叫做天然放射现象。
天然放射现象：放射性不是少数几种元素才有的，研究发现，原子序数大于82 的所有元素，都能自发的放出射线，原子序数小于83 的元素，有的也具有放射性。
天然放射现象02放射型物质发出的射线α 射线、β 射线、γ 射线α 射线：根据射线的偏转方向和磁场方向的关系可以确定，偏转较小的一束由带正电荷的粒子组成，我们把它叫作α射线。
α射线由带正电的α粒子组成。
科学家们研究发现每个α粒子带的正电荷是电子电荷的2倍。
α粒子质量大约等于氦原子的质量。
进一步研究表明α粒子就是氦原子核。
由于α粒子的质量较大，所以α射线的穿透本领最小，我们用一张厚纸就能把它挡住。
β 射线：与α 射线偏转方向相反的那束射线带负电荷，我们把它叫做β 射线。
研究发现β射线由带负电的粒子（β粒子）组成。
进一步研究表明β 粒子就是电子。
β 射线的穿透本领较强，很容易穿透黑纸，还能穿透几厘米厚的铝板。
γ射线：中间不发生偏转的那束射线叫做γ 射线，研究表明，γ 射线的实质是一种波长极短的电磁波，它不带电，是中性的。
γ射线的穿透本领极强，一般薄金属板都挡不住它，它能穿透几十厘米厚的水泥墙和几厘米厚的铅板。
03质子和中子的发现（1）质子的发现1919年，卢瑟福用α 粒子轰击氮核，得到了质子。
经过研究证明，质子带正电荷，其电量和一个电子的电量相同，它的质量等于一个电子质量的1836 倍。
进一步研究表明，质子的性质和氢原子核的性质完全相同，所以质子就是氢原子核。
同样的方法，从氟、钠、铝的原子核中打出了质子。
──质子是原子核的组成部分。
高二物理选修3-5：18.4玻尔的原子模型
答案：C
例题4、已知金属钾的逸出功为 2.22 eV，氢原 子的能级如图 所示，一群处在 n＝3 能级的氢 原子向低能级跃迁时，能够从金属钾的表面打
出光电子的光波共有( ） C
A．一种 B．两种 C．三种 D．四种
当电子从能量较 高的定态轨道（其能量记为Ｅm）跃迁 到能量较 的低定态轨道（能量记为Ｅn，m>n）时，
会放出光子（h是普朗克常量），
这个光子的能量由前后两个能
En
n
级的能量差决定，即hν＝ ,
Em
称为Ｅ频m-率Ｅ条n 件，又称辐射条件
当电子从能量较 低的定态轨道（其能量记为Ｅm）跃迁 到能量较 的高定态轨道（能量记为Ｅn，m<n）时，
Hγ
Hβ
Hα
n=1 n=2 n=3 n=4
n=5 n=6
三、 玻尔理论的成就和局限性
1.玻尔理论的成就：将量子观念引入了原子领域， 提出了定态和跃迁的概念，解释了氢原子光谱的实验 规律．
2.玻尔理论的局限性：无法解释稍微复杂的原子的 光谱现象，它的不足之处在于保留了经典粒子的观念， 把电子的运动仍然看做经典力学描述下的轨道运动．
v
m
r
能级：量子化的能量值 定态：原子中具有确定能量的稳定状态
基态：能量最 低 的状态（离核最 近 ）
激发态：其他的状态பைடு நூலகம்
５ ４
３
ＥＥＥ３４５
激发态
3
2v
1
m
量
２
Ｅ２
r
子
数
１
Ｅ１ ——基态
能级图
轨道图
光子的发射和吸收
基
吸收光子
辽宁省大连市高中物理 第十八章 原子结构 18.4 玻尔的原子模型教案 新人教版选修3-5
从n=3，4，5，6等能级跃迁到n=2的能级时辐射 出来的。
各种气体原子的能级不同，跃迁时发射 光子的能量各异，因此利用不同气体可以制 成五颜六色的霓虹灯。
霓虹灯营造出热闹的节日气氛
三、玻尔模型的局 限性
1.玻尔原子理论在解释具有两个以上电 子的原子光谱时，理论与实验偏离较大。
5、根据玻尔的原子理论，原子中电子绕 核运动的半径（ D ）
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
教材习题解答
1、解：根据巴末尔公式，n=5时，计算出 的氢原子光谱的谱线是量子数为5的能级跃迁到 量子数为2的能级形成的。
2、答：根据波尔理论，原子处于一系列不 连续的能量状态中，原子从较高能级E2跃迁到较 低能级E1时辐射的光子能量满足hv=E2-E1。由 于原子能级是分立的，能极差也是分立的。辐射 的光子的能量也是分立的。并且有确定的频率， 所以原子光谱只有一些分立的亮线。
（1）轨道半径公式：rn =n2r1
n=1，2，
3，…r1=0.53×10-10m代表第一条（即离核最
近）可能轨道的半径。n是正整数，叫做量子数。
（2）能级公式：
En=E1/n2,n=1,2,3…. E1=-13.6eV，是电子在第一条轨道上运动 时的能量。 5、氢光谱的规律 氢光谱在可见光区的四条谱线的波长之间的 关系： 1/λ=R(1/22-1/n2).n=3,4,5,6,….(其中里德伯常 数R=1.097×107m-1)
可见：原子的吸能和放能都不是任意的，
而为某两个能级的能量差。所以原子的光谱为
高中物理_18.4 玻尔的原子模型教学设计学情分析教材分析课后反思
【教学设计】 玻尔的原子模型 课标要求： 1、知道玻尔理论的基本假设的主要内容；2、了解能级、跃迁、能量量子化以及基态、激发态等概念；3、能用玻尔原子理论简单解释氢原子模型；4、了解玻尔模型的不足之处及其原因新授课19世纪末20世纪初，人类叩开了微观世界的大门，物理学家根据研究结果提出了关于原子结构的各种模型，卢瑟福的核式结构模型能够很好地解释 粒子散射实验，得到了多数人的支持，但是与经典的电磁理论发生了矛盾．结合上节课所学请思考：主要有哪两方面的矛盾？α粒子散射实验按照经典物理学的观点去推断，在轨道上运动的电子带有电荷，运动中要辐射电磁波，电子损失了能量，其轨道半径不断缩小，最终落在原子核上．由于电子轨道的变化是连续的，辐射电磁波的频率也会连续变化．事实上，原子是稳定的，辐射电磁波的频率也只是某些确定的值．1913年玻尔提出了自己的原子结构假说1、围绕原子核运动的电子轨道半径只能是某些分立的数值，这一现象叫做轨道量子化；2、不同的轨道对应着不同的状态，在这些状态中，尽管电子在做变速运动，却不辐射能量，因此这些状态是稳定的；3、原子在不同的状态之中具有不同的能量，所以原子的能量也是量子化的。
玻尔从上述假设出发，利用库仑定律和牛顿运动定律，计算出了氢的电子可能的轨道半径和对应的能量．12r n r n = 121E n E n = Λ3,2,1=n光子的发射和吸收原子最低能级所对应的状态叫做基态，比基态能量高的状态叫激发态．原子从基态向激发态跃迁，电子克服库仑引力做功增大电势能，原子的能量增加要吸收能量．原子也可以从激发态向基态跃迁，电子所受库仑力做正功减小电势能，原子的能量减少要辐射出能量，这一能量以光子的形式放出．原子在始、末两个能级Em 和En （ Em>En ）间跃迁时发射光子的频率可以由下式决定：n m E E h -=ν人们早在了解原子内部结构之前就已经观察到了气体光谱，不过那时候无法解释为什么气体光谱只有几条互不相连的特定谱线，玻尔理论很好地解释了氢原子的光谱．原子从高能级跃迁到低能级时，辐射光子的能量等于前后两个能级之差．由于原子的能级不连续，所以辐射的光子的能量也不连续，从光谱上看，原子辐射光波的频率只有若干分立的值．典例精析：右图为氢原子能级的示意图，现有大量的氢原子处于n=4的激发态，当它们向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光。
高中物理人教版选修3-5 18.4 波尔的原子模型
18.4 玻尔的原子模型（人教版）★中学物理学科核心素养玻尔原子理论的基本假设★教学难点玻尔理论对氢光谱的说明。
★教学方法老师启发、引导，学生探讨、沟通。
★教学用具：投影片，多媒体协助教学设备★课时支配1 课时★教学过程（一）引入新课依据卢瑟福的原子核式结构模型，以及经典物理学，我们知道核外的电子在库仑力的作用下将绕原子核高速旋转。
在前面的学习中，我们知道运动的电子可以形成等效电流，→又依据电流磁效应，我们可以推导出这个高速运动的电子四周会产生周期性变更的电磁场，从而向外辐射电磁波→导致原子的能量削减→，这个能量削减，我们可以看成是电子的动能削减了，那电子的动能削减了，速度就要变少，速度变小了，电子将半径减小的向心运动，最终落入原子核中，这样的话原子结构将是不稳定的。
但是事实上这个理论推导结果跟试验是不符合的，因为我们原子结构是稳定的，这是经典物理学没有方法说明的，这是第一个冲突的地方师：其次，假如做这样的向心运动，向外辐射的电磁波的能量是连续的还是分立的生：连续的师：这与试验符合吗？生：不符合，因为我们知道原子光谱是不连续的师：所以，经典的电磁理论不能说明核外的电子的运动状况和原子的稳定性.须要新的理论来说明。
老师：在普朗克关于黑体辐射的量子论和爱因斯坦关于光子概念的启发下，波尔于1913年把量子化这个观念应用到原子系统，提出了自己的原子结构假说。
（二）进行新课1．玻尔的原子理论（1）轨道量子化假设：原子中的电子在库仑力的作用下，绕原子核做圆周运动但是，电子轨道半径不是随意的，只有当半径大小符合肯定条件时，这样的轨道才是可能的。
即电子的轨道是量子化的。
电子在这些轨道上绕核的转动是稳定的，不产生电磁辐射。
（2）能级（定态）假设：当电子在不同轨道上运动时，原子处于不同状态,具有不同能量，所以原子能量也是量子化的。
这些量子化的能量值叫能级；原子中这些具有确定能量的稳定状态叫定态。
能量最低的状态叫基态，其他状态叫激发态。
《玻尔的原子模型》 学习任务单
《玻尔的原子模型》学习任务单一、学习目标1、了解玻尔原子模型的基本假设和主要内容。
2、理解能级、跃迁等概念，能运用这些概念解释原子的发光现象。
3、掌握玻尔理论对氢原子光谱的解释，能进行简单的计算。
4、认识玻尔理论的局限性，了解原子结构理论的发展历程。
二、学习重点1、玻尔原子模型的三个假设。
2、能级、跃迁的概念及相关计算。
3、氢原子光谱的解释。
三、学习难点1、对量子化概念的理解。
2、用玻尔理论解释复杂原子的光谱现象。
四、知识梳理（一）经典物理的困难1、按照经典电磁理论，电子绕核做圆周运动时，会不断向外辐射电磁波，能量逐渐减少，最终电子会坠入原子核。
但实际上原子是稳定的。
2、经典理论无法解释原子光谱的分立特征。
（二）玻尔的原子模型假设1、定态假设原子中的电子在库仑引力的作用下，绕原子核做圆周运动，电子的轨道半径只能是某些分立的值，对应的原子处于不同的定态。
定态中，电子虽然做变速运动，但不辐射电磁波。
2、跃迁假设当电子从能量较高的定态跃迁到能量较低的定态时，会辐射出一定频率的光子，光子的能量等于两个定态的能量差；反之，当电子吸收光子时会从能量较低的定态跃迁到能量较高的定态。
3、轨道量子化假设电子绕核运动的轨道半径不是任意的，只有当半径的大小符合一定条件时，电子才能在这些轨道上运动。
（三）能级1、定义：原子中各个定态对应的能量值。
2、能级图：用横线表示能级，横线间的距离表示能级差。
（四）氢原子的能级和跃迁1、氢原子的能级公式：＄E_n ＝＼frac{－136}｛n^2} eV$（＄n ＝ 1, 2, 3, ＼cdots$）2、氢原子的跃迁（1）从高能级向低能级跃迁辐射光子，光子能量＄h\nu ＝ E_m E_n$（＄m ＞ n$）（2）从低能级向高能级跃迁吸收光子，光子能量＄h\nu ＝ E_m E_n$（＄m ＞ n$）（五）玻尔理论对氢原子光谱的解释1、解释氢原子光谱的不连续性氢原子能级是分立的，从高能级向低能级跃迁时辐射的光子能量是分立的，所以氢原子光谱是线状谱。
19-20版：18.4 玻尔的原子模型（创新设计）
第4节 玻尔的原子模型 学习目标核心提炼 1.知道玻尔原子理论的基本假设的主要内容。
1个模型——玻尔的原子模型 1个应用——玻尔理论对氢光谱的解释 2.了解能级、跃迁、能量量子化以及基态、激发态等概念。
3.能用玻尔原子理论简单解释氢原子模型。
4.了解玻尔模型的不足之处及其原因。
一、玻尔原子理论的基本假设阅读教材第57～58页内容，知道玻尔理论基本假设的主要内容，了解能级、跃迁、能量量子化以及基态、激发态等概念。
1.轨道量子化(1)原子中的电子在库仑引力的作用下，绕原子核做圆周运动。
(2)电子运行轨道的半径不是任意的，也就是说电子的轨道是B(A.连续变化 B.量子化)的。
(3)电子在这些轨道上绕核的转动是稳定的，不产生电磁辐射。
2.定态(1)当电子在不同轨道上运动时，原子处于不同的状态，原子在不同的状态中具有不同的能量，即原子的能量是量子化的，这些量子化的能量值叫作能级。
(2)原子中这些具有确定能量的稳定状态，称为定态。
能量最低的状态叫作基态，其他的状态叫作激发态。
3.跃迁：当电子从能量较高的定态轨道(其能量记为E m )跃迁到能量较低的定态轨道(能量记为E n ，m >n )时，会放出能量为hν的光子，这个光子的能量由前后两个能级的能量差决定，即hν＝E m －E n ，该式被称为频率条件，又称辐射条件。
反之，当电子吸收光子时会从较低的能量态跃迁到较高的能量态，吸收的光子能量同样由频率条件决定。
思考判断(1)玻尔认为电子运行轨道半径是任意的，就像人造地球卫星，能量大一些，轨道半径就会大点。
( )(2)玻尔认为原子的能量是量子化的，不能连续取值。
()(3)当电子从能量较高的定态轨道跃迁到能量较低的定态轨道时，会放出任意能量的光子。
()答案(1)×(2)√(3)×二、玻尔理论对氢光谱的解释阅读教材第58～59页内容，能用玻尔原子理论解释氢原子光谱。
1.氢原子的能级图(如图1)图12.解释巴耳末公式(1)按照玻尔理论，原子从高能级(如从E3)跃迁到低能级(如到E2)时辐射的光子的能量为hν＝E3－E2。
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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。
重点
玻尔原子理论的基本假设
难点
玻尔理论对氢光谱的解释。
活动一温故：
1．α粒子散射实验的现象是什么？
2．原子核式结构学说的内容是什么？
3．卢瑟福原子核式结构学说与经典电磁理论的矛盾
为了解决上述矛盾，丹麦物理学家玻尔，在1913年提出了自己的原子结构假说
活动二．阅读课本领会玻尔的原子理论的基本假设
波尔把量子观念引入到原子理论中去，提出了不能用经典概念解释的假设，是一个创举。
（1）轨道量子化假设：
看图18.4-1思考：“不连续”的含义是什么？
（2）能级（定态）假设：
本假设是针对提出的，它承认模型，但假定原子只能处于一系
列不连续的稳定状态中。
处于稳定状态的原子中的电子，虽做 运动但
（3） 跃迁假设： 它说明了 原子发光的机制。
本假设针对原子光谱是线状谱提出，运用了普朗克的量子理论。
2.玻尔根据经典电磁理论和牛顿力学计算出氢原子的电子的各条可能轨道半径和电子在各条轨道上运动时的能量（包括动能和势能）公式：轨道半径：12r n r n = n=1，2，3……
能 量： 12
1E n E n = n=1，2，3……式中r 1、E 1、分别代表第一条（即离核最近的）可能轨道的半径和电子在这条轨道上运动时的能量，r n 、E n 分别代表第n 条可能轨道的半径和电子在第n 条轨道上运动时的能量，n 是正整数，叫量子数。
3．氢原子的能级图
从玻尔的基本假设出发，运用经典电磁学和经典力学的理论，可以计算氢原子中电子的可能轨道半径和相应的能量。
（1）氢原子的大小：氢原子的电子的各条可能轨道的半径r n ： r n =n 2r 1，
r 1代表第一条（离核最近的一条）可能轨道的半径
r 1=0.53×10-10 m
例：n=2， r 2=2.12×10-10 m
（2）氢原子的能级：①原子在各个定态
时的能量值E n 称为原子的能级。
它对应电子
在各条可能轨道上运动时的能量E n
（包括动能和势能） E n =E 1/n 2 n=1，2，3，······
E 1代表电子在第一条可能轨道上运动时
的能量
E 1=-13.6eV
注意：计算能量时取离核无限远处的电势
能为零，电子带负电，在正电荷的场中为负值，
电子的动能为电势能绝对值的一半，总能量为
负值。
例：n=2，E 2=-3.4eV ， n=3，E 3=-1.51eV ， n=4，E 4=-0.85eV ，……
氢原子的能级图如图所示：
活动二．玻尔理论对氢光谱的解释
（1）基态和激发态
基态：在正常状态下，原子处于最低能级，这时电子在离核最近的轨道上运动，这种定态，叫基态。
激发态：原子处于较高能级时，电子在离核较远的轨道上运动，这种定态，叫激发态。
（2）原子发光：原子从基态向激发态跃迁的过程是吸收能量的过程。
原子从较高的激发态向较低的激发态或基态跃迁的过程，是辐射能量的过程，这个能量以光子的形式辐射出
去，吸收或辐射的能量恰等于发生跃迁的两能级之差。
说明：氢原子中只有一个核外电子，这个电子在
某个时刻只能在某个可能轨道上，或者说在某个时间
内，由某轨道跃迁到另一轨道——可能情况只有一种。
可是，通常容器盛有的氢气，总是千千万万个原子在
一起，这些原子核外电子跃迁时，就会有各种情况出
现了。
但是这些跃迁不外乎是能级图中表示出来的那
些情况。
活动三．玻尔理论的局限性
玻尔理论虽然把量子理论引入原子领域，提出定态和跃迁概念，成功解释了氢原子光谱，但对多电子原子光谱无法解释，因为玻尔理论仍然以经典理论为基础。
一方面引入了；另一方面又应用计算电子轨道半径和能量。
所以在解释复杂的微观现象时遇到困难是必然的。
思考：建立在量子力学基础上的原子理论与波尔原子理论有什么区别？
“电子云”是指
活动四阅读科学足迹认识弗兰克-----赫兹实验
课堂反馈
1．对玻尔理论的下列说法中，正确的是（ACD ）
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2．下面关于玻尔理论的解释中，不正确的说法是（ C ）
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（ACD ）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．根据玻尔的原子理论，原子中电子绕核运动的半径（ D ）
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
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 b的圆轨道上，已知r a>r b，则在此过程中（C ）
A．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
课堂小结
玻尔的原子模型是把卢瑟福的学说和量子理论结合，以原子的稳定性和原子的明线光谱作为实验基础而提出的．认识玻尔理论的关键是从“不连续”的观点理解电子的可能轨道和能量状态．玻尔理论对氢光谱的解释是成功的，但对其他光谱的解释就出现了较大的困难，显然玻尔理论有一定的局限性。
课后反馈：课本P63问题与练习。