原子结构 玻尔理论共2课时
高中化学选择性必修二 第1章第1节原子结构 第二课时 教案
《原子结构》第二课时教学设计原子结构理论成功的阐述了原子的稳定性，氢原子光谱的产生和不连续性。
1926年，量子力学推翻了玻尔的氢原子模型，指出一定空间运动状态的电子并不在玻尔假定的线性轨道上运行，而在核外空间各处都可能出现，但出现的概率不同，可以算出它们的概率密度分布。
概率密度：P表示电子在某处出现的概率；V表示该处的体积；求真务实、不断进步的科学精神与社会责任感。
讲授新课第一节原子结构第二课时电子云与原子轨道、泡利原理、洪特规则、能力最低原理一、电子云【问题】图1-7 中的小点是什么呢？是电子吗？小点是1s电子在原子核外出现的概率密度的形象描述。
小点越密，表明概率密度越大。
由于核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾，因而被形象的称作“电子云”。
1.电子云概念电子云是处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间的概率密度分布的形象化描述。
电子在原子核外一定空间范围内出现的概率统计起来，好似在原子核外笼罩着一团带负电的云雾，形象称为“电子云”。
2.电子云轮廓图电子云图很难绘制，使用不便，我们常使用电子云轮廓图。
为了表示电子云轮廓的形状，对核外电子的空间运动状态有一个形象化的简便描述。
把电子在原子核外空间出现概率P=90%的空间圈出来，即电子云轮廓图。
【过渡】所有原子的任意能层的s电子的电子云轮廓图都思考认识核外电子的运动特点。
知道电子的运动状态（空间分布及能量）。
是一个球形，只是球的半径不同。
同一原子的能层越高，s 电子云半径越大，是由于电子的能量依次增高，电子在离核更远的区域出现的概率逐渐增大，电子云越来越向更大的空间扩展。
就像宇宙飞船必须提供能量推动才能克服地球引力上天，2s电子比1s电子能量高，克服原子核的吸引在离核更远的空间出现的概率就比1s大，因而2s电子云必然比1s电子云更弥散。
二、原子轨道1.定义：电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨道。
2.形状：（1）s电子的原子轨道呈球形，能层序数越大，原子轨道的半径越大。
第2章 玻尔理论
3.光谱 3.光谱 α粒子的大角度散射，肯定了原子核的存在，但核外电 粒子的大角度散射，肯定了原子核的存在， 的大角度散射 子的分布及运动情况仍然是个迷， 子的分布及运动情况仍然是个迷，而光谱是原子结构的反 因此研究原子光谱是揭示这个迷的必由之路。 映，因此研究原子光谱是揭示这个迷的必由之路。 电磁波谱
n = 1, 2 , 3 ....
一个硬性的规定常常是在建立一个新理 论开始时所必须的。 论开始时所必须的。
三、关于氢原子的主要结果
1、量子化轨道半径 电子定态轨道角动量满足量子化条件： 电子定态轨道角动量满足量子化条件： 圆周运动： 圆周运动：
me rn vn = nh
2 vn Ze 2 me = rn 4πε 0 rn2
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1 1 1 1 2 ( )A = RA ( 2 − 2 )Z = RA ( m 2 − n 2 ) λ m n ( z ) (Z )
1
对He+，Z=2 ，
( )He+
1
λ
1
1 1 = RA ( m 2 − n 2 ) ( 2 ) (2)
设m=4,则n=5,6,7… 则 …
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目录
结束
毕克林系与巴尔末系的区别 (1)毕克林系的谱线比巴尔末系多； (1)毕克林系的谱线比巴尔末系多； 毕克林系的谱线比巴尔末系多 不同，即使n=k的相应谱线， n=k的相应谱线 (2)RHe+与RH不同，即使n=k的相应谱线，位置 也不同。 也不同。 3.类氢离子公式 3.类氢离子公式
跃迁频率： 跃迁频率：
En − Em ν = h
(3) 角动量量子化假设 为保证定态假设中能量取不连续值， 取不连续值， 为保证定态假设中能量取不连续值，必须 rn 取不连续值， 如何做到？ 如何做到？
高考物理总复习第十二单元波粒二象性原子结构与原子核课时2原子结构原子核教师用书(含解析)新人教版
1.原子的核式结构模型(1)电子的发现:英国物理学家汤姆孙发现了电子。
(2)α粒子散射实验:1909~1911年,英国物理学家卢瑟福和他的助手进行了用α粒子轰击金箔的实验,实验发现绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进,但有少数α粒子发生了大角度偏转,几乎被“撞”了回来。
(3)卢瑟福提出原子的核式结构模型:在原子中心有一个很小的核,原子几乎全部质量都集中在核里,带负电的电子在核外空间绕核旋转。
2.氢原子的能级结构(1)玻尔理论①定态:原子只能处于一系列不连续的能量状态中,在这些能量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。
②跃迁: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,光子的能量由这两个定态的能量差决定,即hν=E m-E n。
(h是普朗克常量,h=6.626×10-34J·s)③轨道:原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应。
原子的定态是不连续的,因此电子的可能轨道也是不连续的。
(2)基态和激发态:原子能量最低的状态叫基态,其他能量较高的状态叫激发态。
3.原子核的组成(1)原子核由质子和中子组成,它们统称为核子。
(2)原子核的核电荷数=质子数,原子核的质量数=质子数+中子数。
(3)同位素:具有相同质子数、不同中子数的原子。
同位素在元素周期表中的位置相同。
4.天然放射现象(1)天然放射现象:元素自发地放出射线的现象,首先由贝可勒尔发现。
天然放射现象的发现,说明原子核还具有复杂的结构。
(2)三种射线放射性元素放射出的射线共有三种,分别是α射线、β射线、γ射线。
其中α射线是高速运动的氦核,β射线是高速运动的电子流,γ射线是光子。
(3)半衰期①定义:放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。
②影响因素:放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决定的,跟原子所处的物理状态(如温度、压强)及化学状态(如单质、化合物)无关。
(4)α衰变和β衰变的实质α衰变:核内两个中子和两个质子作为一个整体从较大的原子核内抛射出来。
原子结构模型(第2课时)
泗县三中
李明
复习: 一、氢原子光谱和玻尔的原子结构模型
1、氢原子光谱 连续光谱 线状光谱 2、玻尔(Bohr)的原子结构模型 （玻尔理论的三个假设）。
3、解释、应用： 追根寻源、身边的化学等
玻尔理论的局限：
A. 多电子原子光谱 B. 氢原子的精细光谱
二、量子力学对原子核外电子运动状态的描述
px
py
pz
D轨道有五个方向
d 轨道(l = 2, m = +2, +1, 0, -1, -2) m 五种取值, 空间五种取向, 五条等价(简并) d 轨道.
f 轨道 ( l = 3, m = +3, +2, +1, 0, -1, -2, -3 ) m 七种取值, 空间七种取向, 七条等价(简并) f 轨道.
B. 3、0、-1、+1/2
C. 2、2、 2、 2
D. 1、0、 0、 0
规律：n>l≥︱m︱ ms只取-1/2、 +1/2
6．下列电子层中，原子轨道的数目为4的是
A．K层 B．L层 C．M层 D．N层 7．玻尔理论不能解释 （ ） A．H原子光谱为线状光谱 B．在一给定的稳定轨道上，运动的核外电 子不发射能量----电磁波 C．H原子的可见光区谱线 D．H原子光谱的精细结构 8．P轨道电子云形状正确叙述为 ( ) A．球形对称; B．对顶双球; C．极大值在X、Y、Z轴上的双梨形D．互相 垂直的梅花瓣形.
2、量子数和原子轨道的关系 原子轨道 n l m
取值 符号 取值 符号 取值 符号
ms 取值
±1/2
1
2
K
L
玻尔理论与原子结构解释
玻尔理论与原子结构解释在科学发展的历程中，原子结构的解释一直是一个重要的课题。
而玻尔理论的提出，则为我们解释原子结构提供了一种新的视角。
本文将探讨玻尔理论与原子结构之间的关系，并讨论其在科学研究中的重要性。
一、玻尔理论的提出玻尔理论是由丹麦物理学家尼尔斯·玻尔于1913年提出的。
当时，科学界对于原子结构的认识还非常有限，无法解释许多实验现象。
玻尔在研究氢原子光谱时，发现了一些规律，并提出了一种新的理论来解释这些现象。
玻尔理论的核心观点是：原子中的电子只能存在于特定的能级上，每个能级对应着一定的能量。
当电子从一个能级跃迁到另一个能级时，会吸收或释放能量，产生特定频率的光线。
这一理论不仅解释了氢原子光谱的规律，还为后来的原子结构研究奠定了基础。
二、玻尔理论与原子结构玻尔理论的提出对于原子结构的解释具有重要意义。
在玻尔的理论中，原子由一个中心核和围绕核运动的电子组成。
电子只能存在于特定的轨道上，而不会坠入核内。
根据玻尔理论，电子的能级与轨道半径有关。
能级越高，轨道半径越大，电子离核越远。
当电子吸收或释放能量时，会发生跃迁，即从一个能级跃迁到另一个能级。
这些跃迁过程会产生特定的光谱线，从而揭示了原子内部结构的特征。
玻尔理论的提出为原子结构的解释提供了一个简洁而有力的框架。
它不仅解释了氢原子光谱的规律，还为后来的原子结构研究提供了重要的启示。
在玻尔理论的基础上，科学家们进一步发展了量子力学理论，深入研究了原子结构的更多细节。
三、玻尔理论的重要性玻尔理论的提出对于科学研究具有重要的意义。
首先，它为原子结构的解释提供了一种简洁而直观的方法。
通过引入能级概念，玻尔理论成功解释了氢原子光谱的规律，为后来的研究奠定了基础。
其次，玻尔理论的提出推动了量子力学的发展。
玻尔的理论在经典物理学的基础上引入了量子化的概念，为后来量子力学的建立提供了重要的思路。
量子力学的发展不仅深化了对原子结构的理解，还为科学研究的其他领域提供了新的工具和方法。
第四章 原子结构和波粒二象性 大单元教学说课-高二下学期物理人教版(2019)选择性必修第三册
• 3、科学探究：物理学史中重要理论和实验的产生有其历史发展的必然性， 这种必然性以及理论与实验的科学性的分析过程就是一种非常可行的科学探 究过程。
• 4、科学态度与责任： 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，通过教学让学生体验科学家所进行 的科学探究，领会科学方法和科学精神。
三、活动设计
活动一
活动二
1897
1909
J.J汤姆逊发 现了电子并建 立了原子的枣 糕式模型
卢瑟福 原子核式 结构模型
活动三
1922
玻尔量子理 论引入原子 结构
三、活动设计
人们对原子组成和原子结构的认识过程
v
e
+F
r
e
枣糕（西瓜）模型
核式结构模型
量子化轨道
电子云
三、活动设计
第二课时 光电效应的专题课 我们安排了三个活动，通过三个活动 使同学们系统掌握了光电效应规律，会利用光电效应方程计算遏止 电压、截止频率、饱和电流，能应对一些简单的计算题，缩短同学 们之间的差距
一、单元设计指导思想
【教材和学情分析】
学生在初中已经学过原子的核式结构，但并不了解这些知识是怎样获得的， 本单元介绍了科学家怎样一步一步深入认识了原子结构，学生通过这段历史可 以进一步了解科学探索的过程，了解人类认识微观世界的方法和途径，有利于 培养他们的学习兴趣。发展他们的思维能力。
教材上本单元有五节内容：第一节 普朗克黑体辐射理论 第二节 光电效应 第三节 原子核式结构模型 第四节 氢原子光谱和玻尔原子模型 第五节 粒子的波动性和量子力学的建立
原子结构
量子数 电子 A 电子 B
n 2 2
l 1 1
m 0 0
ms +1/2 - 1/2
◆ 洪特规则 (Hund’s rule)：
电子在能量相同的轨道（简并轨道）中排布时 ，优先占据不同的轨道，并且自旋方向平行，这样 能量最低。
例如：Mn (25)原子3d 轨道中的 5 个电子按下面列出的方式
(a)而不是按方式(b)排布：
——
1s
——
↓ ↑
2s
——
↑
2px
——
↑
2 py
——
↑
2pz
↓ ↑
——
↓ ↑
2s
1s
——
——
↑
2px
——
↓
2 py
——
↑
2pz
原子核外电子排布
• 原子中核外电子的排布，按照近似能级图次序和“ 原子中核外电子排布三原则”排布。 • 原子轨道填入电子后，能级次序发生了变化。 • 电子填入的最高能级组，即为元素在周期表中的周 期数。 • 价层电子构型：参加化学反应的电子所在的电子层 ，一般为最外层和次外层 d 电子。
这些密密麻麻的小黑点象一团带负电的云， 把整个原子核包围起来，如同天空的云雾一样， 人们就形象的称它为电子云。
图 氢原子1s 电子云图
（三）四个量子数
• 每当n、l、m取一组合理值时，就有一个确 定的波函数与之对应，即确定了一个原子 轨道。 • 四个量子数：n 主量子数；l 角量子数；
m 磁量子数；ms 自旋量子数。
• 意义：
① 表示原子轨道（或电子云）形状； • 例如： l =0 时，原子轨道呈球状； l =1 时，原子轨道呈哑铃状；
l =2 时，原子轨道呈花瓣状；
高中物理玻尔理论教案
高中物理玻尔理论教案
学科：物理
年级：高中
课时：1
教学目标：
1.了解波尔理论的基本概念和内容；
2.掌握波尔理论中的原子结构和能级的基本原理；
3.能够运用波尔理论解释原子的光谱和能级跃迁；
4.培养学生分析问题和解决问题的能力。
教学重点：
1.波尔理论的基本概念和内容；
2.原子的光谱和能级的解释；
3.能级跃迁的原理。
教学难点：
1.能级跃迁的解释；
2.原子光谱的应用。
教学准备：
1.教材：《物理课本》；
2.多媒体教学设备。
教学过程：
一、导入（5分钟）
教师引入波尔理论的基本概念和历史背景，激发学生对波尔理论的兴趣。
二、讲解波尔理论（15分钟）
1.波尔理论的提出和基本内容；
2.原子结构的描述；
3.能级和量子数的概念。
三、应用波尔理论分析问题（15分钟）
1.波尔理论解释原子的光谱；
2.能级跃迁的过程；
3.量子数的物理意义。
四、课堂练习（10分钟）
学生进行波尔理论相关的练习，加深对波尔理论的理解和掌握。
五、总结与拓展（5分钟）
教师总结本节课的内容，提出问题，引导学生思考波尔理论的应用和拓展。
作业：完成相关习题；查阅资料，了解波尔理论的实验验证。
教学反思：
通过本节课的教学，学生可以了解波尔理论的基本概念和内容，掌握波尔理论的原子结构和能级的基本原理，培养学生分析问题和解决问题的能力。
同时，注重培养学生的实践能力和思考能力，促进学生对物理知识的理解和运用。
122原子结构玻尔理论
122原子结构玻尔理论玻尔理论是向量量子力学的第一个独立建立的基本理论，它对氢原子的谱线结构作了第一个解释。
原子是一个由带电粒子构成的微观系统，它的基本结构可以通过多种理论进行描述。
在玻尔理论中，原子被认为是由电子和质子组成的。
质子位于原子核中，具有正电荷，质量较大；电子绕着原子核运动，具有负电荷，质量较小。
玻尔在1913年提出的原子结构模型是基于下面几个假设：1)电子在绕原子核旋转时会发生辐射，失去能量，最终坠入原子核；2)只有当电子的能量量子化为离散的值时，它才能保持在稳定的轨道上运动。
基于这些假设，玻尔得出了一系列重要的结果。
根据玻尔理论，电子在绕核运动时，只能占据特定能量的轨道，称为能级。
能级分为基态和激发态，基态对应最低的能量，激发态对应较高的能量。
每个轨道可以容纳一定数量的电子，但是每个轨道内的电子必须具有不同的量子数。
为了描述轨道内电子具体状态，玻尔引入了量子数。
主量子数（n）表示电子所处的能级，角量子数（l）表示电子所处的轨道形状，磁量子数（m）表示电子运动的方向。
玻尔理论还给出了氢原子的能级公式。
根据该公式，氢原子的能级E和主量子数n有关，能级越高，对应的n值越大。
能级之间的差值是离散的，而且当n增大时，能级之间的差值也会变得越来越小。
除了能级和能级间的能量差异，玻尔理论还解释了氢原子谱线的出现。
根据玻尔理论，当氢原子由激发态回到基态时，电子会释放出一定的能量。
这些能量以光的形式辐射出来，对应特定的波长和频率。
根据玻尔的公式，可以计算出氢原子谱线对应的波长或频率。
尽管玻尔理论成功解释了氢原子的谱线结构，但是对其他多电子原子体系的解释效果较差。
这是因为玻尔理论忽略了电子之间的相互作用。
为了解释多电子原子的结构和性质，后来发展出来了更精确的量子力学理论。
总结来说，玻尔理论是原子结构的一个重要里程碑。
它通过引入能级和量子数的概念，成功解释了氢原子的能级结构和谱线现象。
同时，玻尔理论也为后来的量子力学提供了重要的启示，促进了对原子结构的更深入研究。
原子结构的玻尔理论
1 m2
)
RH
me4
64
3 2 0
3c 1.09737314107 / m
实验值：RH 1.09677576107 / m
实验数据和理论结果之差异可以通过考虑原子核的质量 得到消除。比较两个Ｒ值可见玻尔理论和实验符合得相 当好显示了Bohr理论的成功。
0
En(eV)
-0.54 -0.85
-1.51
4. Einstein(1905)的光量子概念， 光是由能量为h的能量子组成的 （光子，具有动量，粒子性）
Niels Bohr (1885-1962)
“我一看到巴尔末公 式，整个问题对我来 说就全都清楚了。”
玻尔模型的三个假设(1913年)：
1. 定态条件：原子系统只存在一系列不连续的能量状态，其电 子只能在一些特殊的圆轨道中运动，在这些轨道中运动时不 辐射电磁波(和经典理论不一致)。这些状态称为定态，相应
把电子看作是一经典粒子，推导中应用了牛顿定律，使用了轨 道的概念，所以玻尔理论不是彻底的量子论。角动量量子化的假 设以及电子在稳定轨道上运动时不辐射电磁波的是十分生硬的。
玻尔理论是经典与量子的混合物，它保留了经典的确定性轨道， 另一方面又假定量子化条件来限制电子的运动。
1. 对多电子原子无能为力； 2. 不能解释光谱线的强度；
Bohr在Rutherford原子模型的基础上，结合H原子光谱数据， Planck量子假设等众多发现，提出了H原子结构的半量子理 论。而原子结构（包括复杂原子的结构）的真正基础是量子力 学。
二、氢原子光谱的实验规律
若要了解物质的内部情况，只要看其光谱就可以了。 —牛顿
➢一般地说，人们无法直接进入原子内部进行观察和测量; ➢通常借助于原子和其它粒子之间的相互作用来了解原子
第二章 4 玻尔的原子模型 能级
4 玻尔的原子模型 能级[学习目标] 1.知道玻尔原子结构理论的基本假设的主要内容.2.了解能级、跃迁、能量量子化及基态、激发态等概念.3.能用玻尔原子理论简单解释氢原子光谱.4.会计算原子跃迁时吸收或辐射光子的能量．一、玻尔的原子结构理论1．定态假设：电子围绕原子核运动的轨道不是任意的，而是一系列分立的、特定的轨道．当电子在这些轨道上运动时，原子是稳定的，不向外辐射能量，也不吸收能量，这些状态称为定态．2．跃迁假设：原子处在定态的能量用E n 表示，此时电子以r n 的轨道半径绕核运动，n 称为量子数．当原子中的电子从一定态跃迁到另一定态时，才发射或吸收一个光子，光子的能量hν＝E n －E m ，式中E n 和E m 分别是原子的高能级和低能级，其中h 是普朗克常量，h ＝6.626×10－34 J·s ，ν是光子的频率．3．轨道量子化假设：围绕原子核运动的电子轨道半径只能是某些分立值，称之为轨道量子化．二、用玻尔的原子结构理论解释氢光谱1．氢原子的能级公式：E n ＝E 1n 2(n ＝1,2,3，…)，E 1＝－13.6 eV ，E 2＝－3.4 eV ，…对应的轨道半径r n ＝n 2r 1(n ＝1,2,3，…)，r 1＝0.53×10－10 m.2．基态：能量最低的状态叫做基态．3．激发态：除基态之外的其他状态叫做激发态．4．吸收或辐射光子的能量hν＝E n －E m ＝E 1(1n 2－1m 2)． 三、玻尔原子结构理论的意义1．玻尔的原子结构理论比较完满地解释了氢光谱，他用能级跃迁的概念阐明了光谱的吸收和发射，第一次将量子概念引入原子模型，推动了量子力学的发展．2．局限性它不能说明谱线的强度和偏振情况．在解释有两个以上电子的原子的复杂光谱时也遇到了困难，玻尔的理论是不完善的．1．判断下列说法的正误．(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，能量大一些的电子，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．(×)(4)处于基态的原子是不稳定的，会自发地向其他能级跃迁，放出光子．(×)(5)玻尔的原子理论模型可以很好地解释氦原子的光谱现象．(×)2．电子处在n＝4轨道上比处在n＝3轨道上离核的距离(填“远”或“近”)，能量值(填“大”或“小”)．答案远大一、玻尔的原子结构理论1．按照经典理论，核外电子在库仑引力作用下绕原子核做圆周运动．我们知道，库仑引力和万有引力形式上有相似之处，电子绕原子核的运动与卫星绕地球的运动也一定有某些相似之处，那么若将卫星—地球模型缩小是否就可以变为电子—原子核模型呢？答案不可以．在玻尔理论中，电子的轨道半径只可能是某些分立的数值，而卫星的轨道半径可按需要任意取值．2．氢原子吸收或辐射光子的频率条件是什么？它和氢原子核外电子的跃迁有什么关系？答案电子从能量较高的定态轨道(其能量记为E n)跃迁到能量较低的定态轨道(其能量记为E m)时，会放出能量为hν的光子(h是普朗克常量)，这个光子的能量由前后两个能级的能量差决定，即hν＝E n－E m(n＞m)．这个式子称为频率条件，又称辐射条件．当电子从较低的能量态跃迁到较高的能量态，吸收的光子的能量同样由频率条件决定．1．轨道量子化(1)轨道半径只能够是一些不连续的、某些分立的数值．(2)氢原子中电子轨道的最小半径为r1＝0.053 nm，其余轨道半径满足r n＝n2r1，式中n称为量子数，对应不同的轨道，只能取正整数．2．能量量子化(1)电子在可能轨道上运动时，尽管是圆周运动，但它并不释放能量，原子是稳定的，这样的状态称之为定态．(2)由于原子的可能状态(定态)是不连续的，具有的能量也是不连续的．这样的能量值称为能级，能量最低的状态称为基态，其他状态叫做激发态．3．跃迁：原子从一种定态(设能量为E n)跃迁到另一种定态(设能量为E m)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，高能级低能级E m.E n发射光子hν＝E n－E m吸收光子hν＝E n－E m可见，电子如果从一个轨道到另一个轨道，不是以螺旋线的形式改变半径大小的，而是从一个轨道上“跳跃”到另一个轨道上．玻尔将这种现象叫做电子的跃迁．特别提醒(1)处于基态的原子是稳定的，而处于激发态的原子是不稳定的．(2)原子的能量与电子的轨道半径相对应，轨道半径大，原子的能量大，轨道半径小，原子的能量小．但半径越大，电子动能越小，半径越小，动能越大．命题角度1对玻尔理论的理解例1(多选)按照玻尔理论，下列表述正确的是()A．核外电子运动轨道半径可取任意值B．氢原子中的电子离原子核越远，氢原子的能量越大C．电子跃迁时，辐射或吸收光子的能量由能级的能量差决定，即hν＝E m－E n(m>n)D．氢原子从激发态向基态跃迁的过程，可能辐射能量，也可能吸收能量答案BC解析根据玻尔理论，核外电子运动的轨道半径是确定的值，而不是任意值，A错误；氢原子中的电子离原子核越远，氢原子的能量越大，B正确；由跃迁规律可知C正确；氢原子从激发态向基态跃迁的过程中，应辐射能量，D错误．命题角度2氢原子的能量和能量变化例2氢原子的核外电子从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道的过程中()A．原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能增大B．原子要放出光子，电子的动能减小，原子的电势能减小C．原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能减小D．原子要吸收光子，电子的动能减小，原子的电势能增大答案 D解析根据玻尔理论，氢原子的核外电子在离核较远的轨道上运动，氢原子的能量较大，必须吸收一定能量的光子后，电子才能从离核较近的轨道跃迁到离核较远的轨道，故B 错误；氢原子的核外电子绕核做圆周运动，由原子核对电子的库仑力提供向心力，即：k e 2r 2＝m v 2r，又E k ＝12m v 2，所以E k ＝ke 22r.由此式可知：电子离核越远，即r 越大时，电子的动能越小，故A 、C 错误；r 变大时，库仑力对核外电子做负功，因此电势能增大，故D 正确．原子的能量及变化规律1．原子的能量：E n ＝E k n ＋E p n .2．电子绕氢原子核运动时：k e 2r n 2＝m v n 2r n， 故E k n ＝12m v n 2＝ke 22r n电子轨道半径越大，电子绕核运动的动能越小．3．当电子的轨道半径增大时，库仑引力做负功，原子的电势能增大，反之，电势能减小．4．电子的轨道半径增大时，说明原子吸收了光子，从能量较低的轨道跃迁到了能量较高的轨道上．即电子轨道半径越大，原子的能量E n 越大．针对训练1 (多选)关于对氢原子能级公式E n ＝E 1n2的理解，下列说法中正确的是( ) A ．原子的定态能量E n 是指核外电子动能和电子与核之间的电势能的总和B ．E n 是负值C ．E n 是指核外电子的动能，只能取正值D ．从公式中可以看出，随着电子运动半径的增大，原子总能量减少答案 AB二、玻尔理论对氢原子光谱的解释如何解释氢气导电发光现象？它的谱线为什么又是分立的？答案 (1)通常情况下原子处于基态，基态是最稳定的状态．氢气在放电管中受到高速运动的电子的撞击，跃迁到激发态．处于激发态的原子是不稳定的，会自发地向能量较低的能级跃迁，放出光子，最终又回到基态．(2)氢原子从高能级向低能级跃迁时，放出的光子能量等于前后两个能级的能量差．由于原子的能级是分立的，所以放出的光子的能量也是分立的．因此原子的发射光谱只有一些分立的亮线．由于不同的原子具有不同的结构，能级各不相同，因此辐射或吸收的光子也不相同，这就是不同元素的原子具有不同的特征谱线的原因．1．氢原子能级图(如图1所示)图1(1)能级图中n 称为量子数，E 1代表氢原子的基态能量，即量子数n ＝1时对应的能量，其值为－13.6 eV.E n 代表电子在第n 个轨道上运动时氢原子的能量．(2)作能级图时，能级横线间的距离和相应的能级差相对应，能级差越大，间隔越宽，所以量子数越大，能级越密，竖直线的箭头表示原子跃迁方向，长度表示辐射光子能量的大小，n ＝1是原子的基态，n →∞是原子电离时对应的状态．2．能级跃迁：处于激发态的原子是不稳定的，它会自发地向较低能级跃迁，经过一次或几次跃迁到达基态．所以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N＝C 2n ＝n (n －1)2. 3．光子的发射：原子由高能级向低能级跃迁时以光子的形式放出能量，发射光子的频率由下式决定．hν＝E n －E m (E n 、E m 是始末两个能级且n >m )，能级的能量差越大，放出光子的频率就越高．4．光子的吸收：原子只能吸收一些特定频率的光子，原子吸收光子后会从较低能级向较高能级跃迁，吸收光子的能量仍满足hν＝E n －E m (n >m )．例3 如图2所示是氢原子的能级图，大量处于n ＝4激发态的氢原子向低能级跃迁时，一共可以辐射出6种不同频率的光子，其中巴尔末系是指氢原子由高能级向n ＝2能级跃迁时释放的光子，则( )图2A ．6种光子中能量最小的是n ＝4激发态跃迁到基态时产生的B ．6种光子中有2种属于巴尔末系C ．使n ＝4能级的氢原子跃迁到n ＝10能级需要0.85 eV 的能量D ．6种光子中频率最大的是n ＝2激发态跃迁到基态时产生的答案 B解析 n ＝4激发态跃迁到基态时产生光子的能量最大，频率最大，故A 、D 错误；其中巴尔末系是指氢原子由高能级向n ＝2能级跃迁时释放的光子，6种光子中只有从n ＝4→n ＝2与n ＝3→n ＝2的属于巴尔末系，故B 正确；n ＝4能级的氢原子具有的能量为－0.85 eV ，n ＝10能级的氢原子具有的能量为－0.136 eV ，故要使n ＝4能级的氢原子跃迁到n ＝10能级，需要0.714 eV 的能量，故C 错误．针对训练2 如图3所示为氢原子的能级图．用光子能量为13.06 eV 的光照射一群处于基态的氢原子，则可能观测到氢原子发射的不同波长的光有( )图3A ．15种B ．10种C ．4种D ．1种答案 B解析 基态的氢原子的能量为－13.6 eV ，吸收13.06 eV 的能量后变成－0.54 eV ，原子跃迁到n ＝5能级，由于氢原子是大量的，故辐射的光子种类是C 25＝5×(5－1)2＝10种． 1．(玻尔理论)根据玻尔理论，下列关于氢原子的论述正确的是( )A ．当氢原子由能量为E n 的定态向低能级跃迁时，氢原子要辐射的光子能量为hν＝E nB ．电子沿某一轨道绕核运动，若圆周运动的频率为ν，则其发光的频率也是νC ．一个氢原子中的电子从一个半径为r a 的轨道自发地直接跃迁到另一个半径为r b 的轨道，已知r a >r b ，则此过程原子要辐射某一频率的光子D ．氢原子吸收光子后，将从高能级向低能级跃迁答案 C解析 氢原子由能量为E n 的定态向低能级跃迁时，辐射的光子能量等于能级差，与E n 不同，故A错误；电子沿某一轨道绕核运动，处于某一定态，不向外辐射能量，故B错误；电子由半径大的轨道跃迁到半径小的轨道，能级降低，因而要辐射某一频率的光子，故C正确；原子吸收光子后能量增加，能级升高，故D错误．2．(能级跃迁与光谱)(2020·永春一中高二期末)图4甲所示为氢原子的能级图，图乙为氢原子的光谱．已知谱线a对应氢原子从n＝4能级跃迁到n＝2能级时的辐射光，则谱线b可能对应氢原子时的辐射光．(填选项前的字母)图4A．从n＝5能级跃迁到n＝3能级B．从n＝4能级跃迁到n＝3能级C．从n＝5能级跃迁到n＝2能级D．从n＝3能级跃迁到n＝2能级答案 C解析从题图乙看出，谱线a对应的波长大于谱线b对应的波长，所以谱线a对应的光子频率小于谱线b对应的光子频率，谱线a对应的光子的能量小于谱线b对应的光子的能量，因谱线a对应氢原子从n＝4能级跃迁到n＝2能级时的辐射光，所以谱线b对应的光子能量大于n＝4与n＝2间的能级的能量差，结合各选项分析可知C项可能，故选C.3．(能级跃迁)(2019·全国卷Ⅰ)氢原子能级示意图如图5所示．光子能量在1.63 eV～3.10 eV 的光为可见光．要使处于基态(n＝1)的氢原子被激发后可辐射出可见光光子，最少应给氢原子提供的能量为()图5A．12.09 eV B．10.20 eV C．1.89 eV D．1.51 eV答案 A解析因为可见光光子的能量范围是1.63 eV～3.10 eV，所以处于基态的氢原子至少要被激发到n＝3能级，要给氢原子提供的能量最少为E＝(－1.51＋13.60) eV＝12.09 eV，故选项A 正确．考点一玻尔原子模型1．(多选)由玻尔理论可知，下列说法中正确的是()A．电子绕核运动有加速度，就要向外辐射电磁波B．处于定态的原子，其电子做变速运动，但它并不向外辐射能量C．原子内电子的可能轨道是连续的D．原子内电子的轨道半径越大，原子的能量越大答案BD解析按照经典物理学的观点，电子绕核运动有加速度，一定会向外辐射电磁波，很短时间内电子的能量就会消失，与客观事实相矛盾；而由玻尔理论可知选项A、C错误，B正确．原子内电子的轨道半径越大，原子的能量越大，选项D正确．2．(多选)(2020·银川一中模拟)玻尔在他提出的原子模型中所做的假设有()A．原子处于称为定态的能量状态时，电子在轨道上绕核转动，但并不向外辐射能量B．原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道绕核运动相对应，而电子的可能轨道的分布是不连续的C．电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时，辐射(或吸收)一定频率的光子D．电子跃迁时辐射的光子的频率等于电子绕核做圆周运动的频率答案ABC3．(多选)光子的发射和吸收过程是()A．原子从基态跃迁到激发态要放出光子，放出光子的能量等于原子在始、末两个能级的能量差B．原子不能从低能级向高能级跃迁C．原子吸收光子后从低能级跃迁到高能级，放出光子后从较高能级跃迁到较低能级D．原子无论是吸收光子还是放出光子，吸收的光子或放出的光子的能量恒等于始、末两个能级的能量差答案CD解析由玻尔理论的跃迁假设知，原子处于激发态不稳定，可自发地向低能级发生跃迁，以光子的形式放出能量，光子的吸收是光子发射的逆过程，原子在吸收光子后，会从较低能级向较高能级跃迁，但不管是吸收光子还是放出光子，光子的能量总等于始、末两个能级的能量差，即hν＝E m－E n(m>n)，故选项C、D正确，A、B错误．4．(2020·洛阳市统考)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，下列说法正确的是()A．氢原子的能量减少B．氢原子的能量不变C．核外电子受力变小D．氢原子要吸收一定频率的光子答案 A解析核外电子从离核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道的过程中，原子能级减小，总能量可知，轨道半径减小，则核外电子受力变大，故C 减少，所以A正确，B错误；根据F＝ke2r2错误；从离核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道的过程中，总能量减少，要放出一定频率的光子，故D错误．考点二能级跃迁对氢原子光谱的解释5．一群氢原子处于同一较高的激发态，它们向较低激发态或基态跃迁的过程中() A．可能吸收一系列频率不同的光子，形成光谱中的若干条暗线B．可能发出一系列频率不同的光子，形成光谱中的若干条亮线C．只吸收频率一定的光子，形成光谱中的一条暗线D．只发出频率一定的光子，形成光谱中的一条亮线答案 B6．(2019·无锡高二检测)已知处于某一能级n上的一群氢原子向低能级跃迁时，能够发出10种不同频率的光，下列能表示辐射光波长最长的跃迁的示意图是()答案 A解析根据玻尔理论，波长最长的跃迁对应着频率最小的跃迁，即放出的光子能量最小，根据氢原子能级图，可知对应的是从n＝5能级到n＝4能级的跃迁，选项A正确．7.(多选)(2020·湖北七市联考)如图1所示是氢原子的能级图，大量处于n＝5激发态的氢原子向低能级跃迁时，一共可以辐射出10种不同频率的光子．其中赖曼系是指氢原子由高能级向n＝1能级跃迁时释放的光子，则()图1A．10种光子中波长最短的是n＝5激发态跃迁到基态时产生的B．10种光子中有4种属于赖曼系C．使n＝5能级的氢原子电离至少要0.85 eV的能量D．从n＝2能级跃迁到基态释放光子的能量等于从n＝3能级跃迁到n＝2能级释放光子的能量答案AB解析n＝5激发态跃迁到基态时产生的光子的能量最大、波长最短，选项A正确；从n＝5,4,3,2激发态跃迁到n＝1时发出的4种光子属于赖曼系，所以选项B正确；由题图知，n＝5能级的电离能为0.54 eV，所以选项C错误；从n＝2能级跃迁到基态释放光子的能量大于从n＝3能级跃迁到n＝2能级释放光子的能量，所以选项D错误．8.(多选)μ子与氢原子核(质子)构成的原子称为μ氢原子(hydrogen muon atom)．它在原子核物理的研究中有重要作用．图2为μ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μ氢原子，μ氢原子吸收光子后，发出频率为ν1、ν2、ν3、ν4、ν5和ν6的光子，且频率依次增大，则()图2A．μ氢原子吸收光子后处于n＝5能级B．μ氢原子吸收光子后处于n＝4能级C．E等于h(ν6－ν4)D．E等于h(ν5－ν2)答案BC解析大量μ氢原子吸收光子后发出6种频率的光子，则由C2n＝6，解得n＝4，因此μ氢原子吸收光子后处于n＝4能级，选项A错误，B正确；hν1＝E4－E3，hν2＝E3－E2，hν3＝E4－E2，hν4＝E2－E1，hν5＝E3－E1，hν6＝E4－E1，由能级跃迁规律得，E＝E4－E2＝h(ν6－ν4)，选项C正确，D错误．9．(多选)一群处于基态的氢原子吸收某种光子后，向外辐射了ν1、ν2、ν3三种频率的光子，且ν1>ν2>ν3，则()A．被氢原子吸收的光子的能量为hν1B．被氢原子吸收的光子的能量为hν2C．ν1＝ν2＋ν3D．ν3＝ν2＋ν1答案AC解析氢原子吸收光子能向外辐射出三种频率的光子，说明氢原子从基态跃迁到了n＝3激发态(如图所示)，在n＝3激发态不稳定，向低能级跃迁，发出光子，其中从n＝3能级跃迁到基态向外辐射的光子能量最大，为hν1，从n＝2能级跃迁到基态向外辐射的光子能量比从n＝3能级跃迁到n ＝2能级向外辐射的光子能量大，氢原子一定是吸收了能量为hν1的光子，关系式hν1＝hν2＋hν3，即ν1＝ν2＋ν3成立，故A、C正确．10.(多选)(2020·萧山中学期末)按照玻尔原子理论，氢原子的能级图如图3所示，下列判断正确的是()图3A．用能量为12.01 eV的光子照射一群处于基态的氢原子，可观测到多种不同频率的光B．大量处于n＝4激发态的氢原子向基态跃迁时，可能发出6条不同的光谱线C．氢原子从n＝4激发态跃迁到n＝2激发态需要吸收光子D．氢原子的核外电子由高能级跃迁到低能级时，氢原子的电势能减小，电子的动能增大答案BD解析氢原子发生能级跃迁吸收或放出的光子能量等于两能级的能量差，A错误；大量处于n＝4激发态的氢原子向基态跃迁时可发出的不同的光谱线条数为C24＝6，B正确；氢原子由高能级向低能级跃迁时辐射光子，C错误；氢原子的核外电子由高能级跃迁到低能级时，轨道半径减小，因库仑力做正功，故氢原子电势能减小，电子的动能增大，D正确．11．氢原子核外电子从外层轨道(半径为r b)向内层轨道(半径为r a)跃迁时(r a<r b)，电子动能的增量ΔE k＝E k a－E k b，电势能的增量ΔE p＝E p a－E p b，则下列表述正确的是()A．ΔE k<0，ΔE p<0，ΔE k＋ΔE p＝0B．ΔE k<0，ΔE p>0，ΔE k＋ΔE p＝0C．ΔE k>0，ΔE p<0，ΔE k＋ΔE p>0D．ΔE k>0，ΔE p<0，ΔE k＋ΔE p<0答案 D解析 根据向心力公式m v 2r ＝k e 2r 2，得E k ＝12m v 2＝ke 22r，即半径越大动能越小，所以ΔE k >0；当电子从外层轨道向内层轨道跃迁时，库仑引力做正功，电势能减小，所以ΔE p <0；又由于内层轨道比外层轨道原子的能级低，所以ΔE k ＋ΔE p <0，D 正确．12．氢原子第n 能级的能量为E n ＝E 1n2，其中E 1是基态能量，而n ＝1,2,3，…，若一氢原子发射能量为－316E 1的光子后处于比基态能量高出－34E 1的激发态，则氢原子发射光子前后分别处于第几能级？答案 氢原子发射光子前后分别处于第4能级与第2能级解析 设氢原子发射光子前后分别处于第n 与第m 能级，则依题意有E 1n 2－E 1m 2＝－316E 1，E 1m2－E 1＝－34E 1，由以上两式可以解得m ＝2，n ＝4. 13.如图4所示为氢原子最低的四个能级，当氢原子在这些能级间跃迁时，图4(1)最多有可能放出几种能量的光子？(2)在哪两个能级间跃迁时，所发出的光子波长最长？最长波长是多少？(普朗克常量h ＝6.63×10－34 J·s ，电子电荷量e ＝1.6×10－19 C ，结果保留三位有效数字)答案 (1)6种 (2)第4能级向第3能级 1.88×10－6 m解析 (1)由N ＝C 2n ，可得N ＝C 24＝6种．(2)氢原子由第4能级向第3能级跃迁时，能级的能量差最小，辐射的光子能量最小，波长最长，根据hν＝hc λ＝E 4－E 3＝[－0.85－(－1.51)] eV ＝0.66 eV ，λ＝hc E 4－E 3＝6.63×10－34×3×1080.66×1.6×10－19m ≈ 1.88×10－6 m.。
高中物理玻尔教案
高中物理玻尔教案
教学内容：波尔模型的提出及氢原子的能级结构
教学目标：
1. 了解波尔模型的基本概念和假设。
2. 掌握氢原子的能级结构和能级跃迁的原理。
3. 理解氢原子光谱线的产生原理及应用。
教学重点：
1. 波尔模型的提出及基本概念。
2. 氢原子的能级结构和能级跃迁原理。
教学难点：
1. 理解氢原子的能级结构和能级跃迁的影响。
2. 理解氢原子光谱线的产生原理及应用。
教学准备：
1. 讲义、PPT等教学辅助材料。
2. 适量的氢原子模型或仿真装置。
3. 氢光谱实验相关材料。
教学步骤：
1. 导入：通过实验或图片展示氢光谱线，并引导学生思考相关问题。
2. 概念讲解：介绍波尔模型的提出及氢原子的能级结构。
3. 能级分析：利用模型或实验装置进行氢原子的能级分析。
4. 能级跃迁：让学生通过示意图或实验理解氢原子的能级跃迁现象。
5. 光谱线产生：分析氢原子光谱线的产生原理及其应用。
6. 拓展应用：介绍其他元素的光谱线产生原理及应用。
教学总结：
通过本节课的学习，学生应该能够理解波尔模型的提出及氢原子的能级结构，掌握氢原子能级跃迁的原理，理解氢原子光谱线的产生原理及应用，并能够运用所学知识解决相关问题。
教学反思：
本节课重点讲解了波尔模型及氢原子的能级结构，通过实验和理论结合的方式让学生更容易理解并掌握相关知识。
在教学过程中，要引导学生积极思考并提出问题，激发他们的学习兴趣和探究欲望。
陇东学院物理学专业课程标准
陇东学院物理学专业课程标准《量子力学》说明说明1．课的性质课的性质量子力学是物理本科专业必修的一门理论基础课程。
量子力学是反映微观粒子（分子、原子、原子核、基本粒子等）运动规律的理论。
本课程的作用是使学生掌握量子力学的基本原理和处理具体问题的一些重要方法，并初步具有用这些方法解决较简单问题的能力。
2．教学目的教学目的（1）使学生了解微观客体矛盾的特殊性和运动的规律性，初步掌握量子力学的基本原理和方法，以完备学生对物理规律的认识，为进一步学习、钻研打下必要的基础。
（2）使学生了解量子力学在物理学中的地位、作用和在近代物理中的广泛应用，加深和扩大学生在普通物理中学过的有关内容，以适应中学物理教学的需要，并能独立解决中学教学中所遇到的有关量子力学问题。
（3）以辩证唯物主义为指导，分析、阐述量子力学的建立过程，并使学生了解人类对微观客体的认识是一个逐步深化的过程。
通过学习，培养学生辩证唯物主义世界观、独立分析和解决问题的能力。
3．教学方法教学方法：：课堂讲授为主。
4．总学时总学时：：54545．教学内容第一章：绪论绪论（（总课时总课时：：4）要求和说明要求和说明：：通过本章的学习，使学生了解量子物理学发展简史，量子力学的研究对象及其特点；掌握微观粒子的波粒二象性。
第一节：经典物理学的困难（课时：1）（1）十九世纪末经典物理学所暴露出来的困难。
（2）量子力学的建立过程。
（3）量子力学的研究对象。
第二节：光的波粒二象性（课时：1）（1）光的波动性。
（2）光的粒子性。
第三节：原子结构的玻尔理论（课时：1）（1）氢原子的光谱规律。
（2）卢瑟福原子核式结构及其缺陷。
（3）原子结构的玻尔理论。
（4）玻尔、索末菲理论的缺陷。
第四节：微观粒子的波粒二象性（课时：1）（1）德布罗意假说。
（2）电子衍射实验。
（3）微观粒子的波粒二象性。
第二章：波函数和薛定谔方程波函数和薛定谔方程（（总课时总课时：：1010））要求和说明要求和说明：：通过本章的学习，应使学生掌握波函数的物理意义，薛定谔方程建立的过程及简单的应用。
高三物理原子的核式结构与玻尔理论
能力· 思维· 方法
【解题回顾】观察下列宏观物体的波动性， 是因为，波长大小，而微观粒子的德布罗意 波长较大，就较容量观察到其波动性.
延伸· 拓展
【例4】α 粒子散射实验中，当α 粒子最接近 原子核时，α 粒子符合下列的情况是（AD） A.动能最小 B.势能最小 C.α 粒子与金原子核组成的系统的能量最小
课 前 热 身
1.第一次发现电子的科学家是 汤姆生 ，他提出 了 枣糕式 原子模型. 2.原子的核式结构学说是根据以下哪个实验或现 象提出来的（C） A.光电效应 B.氢原子光谱实验
C.α 粒子散射实验
D.天然放射现象
课 前 热 身
3.卢瑟福提出的原子的核式结构学说的根据 是在α 粒子散射实验中发现粒子（C）
En=E1/n2(n=1、2、3……)
轨道公式：rn=n2r1(n=1、2、3……) n为量子数，只能取正整数，En是半径为rn 的轨道的能量值，它等于核外电子在该轨道上 运转时动能和原子的电势能总和，若规定无限 远处为零电势点，则E1=-13.6eV.
要点· 疑点· 考点
注意：量子数n=1定态，又叫基态，能 量值最小，电子动能最大，电势最小；量子 数越大，能量值越大，电子动能越小，电势 能越大.
能力· 思维· 方法
【解析】根据玻尔理论，当处于基态的氢原 子受到某单色光照射时，氢原子应吸收一个 光子的能量h，从基态跳迁到某一定态，如果 处于该定态的氢原子向较低定态跃迁只能发 出频率为1、2、3的三种光，则该定态一定 为第三能级，再由三种光的频率的大小和氢 原子能级关系，当有h1＜h2＜h3 ，而且有 （h1+h2）=h3，而h3为照射光的光子能量， 也为基态与第三能级间的能量差，故本题答 案为C.
第二章 原子的玻尔—索末菲理论 小结PPT幻灯片课件
量子假说 光谱 氢原子光谱及其经验规律 玻尔的氢原子理论 类氢离子的光谱 夫兰克－赫兹实验 广义量子化条件和索末菲理论 碱金属原子的光谱 原子实极化和轨道贯穿 碱金属原子光谱的精细结构
2 §2.1量子假说
eV
eV0
1 2
与经典比较
Rc
2n n4
2Rc n3
2Rc n3
e
2
1
4 0mr 3
rn 3
1
4 0
16
e2 2R2c2m
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2
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0 2 ch3
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2
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me 4
40 22
2
1 n2
rn
4 0
me 2
2
n2
;
h
2
Lmvr m e2 r me 2r ;Ln,n1,2,3,
（1）光谱是线状的，谱线有一定位置。这就是说，有确定 的波长值，而且是彼此分立的。
（2）谱线间有一定的关系，例如谱线构成一个谱线系，它 们的波长可以用一个公式表达出来。不同系的谱线有些也 有关系，例如有共同的光谱项。
差（，3v~）
每一谱
T m T
线的波数都可以
n。氢的光谱项是
表
达
为
二
光
4 0 mr
4 0
精细结构常数
e2 / 4 0 1
c
137
13 D.数值计算法
组合常数我们已经有了里德伯常数和氢原子的能量、半径 的表达式，为了进行数值计算，显然，只要把一些基本常数
《原子结构》第二课时教学案(人教版必修2)
第一章原子结构与元素周期律第一节原子结构第二课时【复习提问】1.构成原子的粒子有哪些,它们之间有何关系2.为什么原子不显电性 ....3.为什么说原子的质量主要集中原子核上【引言】我们已经知道，原子是由原子核和电子构成的，原子核的体积很小，仅占原子体积的几千亿分之一，电子在原子内有“广阔〞的运动空间。
在这“广阔〞的空间里，核外电子是怎样运动的呢【点评】通过对上节课内容的复习，过渡到新课的引入；由新的问题的提出，给出将要学习的内容，创设一种探究学习的气氛。
【板书】二、核外电子排布【讲述】电子的运动具有区别于宏观物体的几大特征:(1)质量很小(9.109×10-31kg)；(2)带负电荷；(3)运动空间范围小(直径约10-10m) ;(4)运动速度快(接近光速)。
因此，电子的运动特征就与宏观物体的运动有着极大的不同一一它没有确定的轨道。
【质疑】我们如何去描述核外电子的运动呢【简介】原子结构模型的演变1.道尔顿原子结构模型：2.汤姆逊原子结构模型:3.卢瑟福原子有核模型4. 玻尔原子结构模型:【点评】通过原子模型的历史回忆,让学生体验假说、模型在科学研究中不可替代的作用; 尝试运用假说、模型的科学研究方法。
【阅读与讨论】学生阅读课本第六页第三自然段，分小组讨论核外电子排布的有哪些规律并派代表答复。
【归纳并板书】核外电子排布的规律:1.电子是在原子核外距核由近及远、能量由低至高的不同电子层上分层排布；2.每层最多容纳的电子数为2n2(n代表电子层数)；3.电子一般总是尽先排在能量最低的电子层里，即最先排第一层，当第一层排满后，再排第二层，等等。
4．最外层电子数那么不超过8个(第一层为最外层时,电子数不超过2个)。
【讨论】电子与原子核距离远近、能量上下有何关系【板书】电子层 1 2 3 4 n电子层符号 K L M N ……离核距离近远电子的能量低高最多能容纳的电子数 2 8 18 32 2n2【媒体显示并讲述】尝试运用上述规律,排出钠原子核外的电子，并用原子结构示意图加以表示。
原子结构与玻尔理论
原子结构与玻尔理论原子结构和玻尔理论是物理学中两个重要的概念。
本文将详细讨论原子结构的组成和玻尔理论的发展，以及它们对理解原子性质的重要性。
一、原子结构的组成原子结构的组成包括原子的核和电子。
原子核位于原子的中心，由质子和中子组成。
质子带正电荷，中子不带电。
电子围绕着原子核运动，带负电荷。
原子的质量主要由质子和中子决定，而原子的电性质主要由电子决定。
在原子结构中，质子和中子的质量几乎集中在原子核，而电子的质量很小，可以忽略不计。
二、玻尔理论的发展玻尔理论是尼尔斯·玻尔于1913年提出的一种描述原子结构的理论。
根据玻尔理论，电子在原子中绕着核运动的轨道是离散的，每个轨道对应着一个特定的能量水平。
当电子从一个能量较高的轨道跃迁到一个能量较低的轨道时，会辐射出特定频率的光，这对应着光谱现象。
根据玻尔理论，原子的能级分为不同的壳层，以字母K、L、M等表示。
每个壳层又分为不同的轨道，以数字1、2、3等表示。
电子在壳层和轨道之间的跃迁满足一定的能量守恒条件。
玻尔理论的提出为解释光谱现象以及化学反应等提供了重要的依据。
三、原子结构与化学性质的关系原子结构决定了原子的化学性质。
在化学反应中，原子通过电子的转移或共享来形成各种化学键，从而形成分子或离子。
不同元素的原子由于电子结构的差异，具有不同的化学性质。
以氢原子为例，它由一个质子和一个电子组成。
氢原子的电子只位于一个轨道上，即第1能级。
由于氢原子的电子结构简单，使其具有较大的活泼性和较强的还原性。
在多电子原子中，电子之间的相互作用会导致能级的分裂和重组，使原子具备更多的化学性质。
原子的化学性质主要通过其电子配置来确定。
电子的分布决定了元素的周期性特征，如周期表中的元素周期性。
四、原子结构的研究方法研究原子结构的方法主要有光谱分析和电子显微镜等。
光谱分析是通过观察原子发射、吸收或散射特定频率的光来研究原子结构。
不同元素的原子具有不同的能级结构，因此会发射或吸收特定频率的光，形成特征性的光谱线。
第十六章 第2课时 波粒二象性 物质波 原子结构与玻尔理论
第2课时波粒二象性物质波原子结构与玻尔理论目标要求 1.理解波粒二象性的特征。
2.了解实物粒子的波动性，知道物质波的概念。
3.掌握原子的核式结构及玻尔的原子理论，理解氢原子能级图及原子受激跃迁条件。
考点一光的波粒二象性与物质波1.光的波粒二象性(1)光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有________________。
(2)光电效应和康普顿效应说明光具有____________________。
(3)光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的________________________。
思考用很弱的光做双缝干涉实验，把入射光减弱到可以认为光源和感光胶片之间不可能同时有两个光子存在，如图所示是不同数量的光子照射到感光胶片上得到的照片。
试从光的本性解释光的干涉现象产生的原因。
________________________________________________________________________________________________________________________________________________2．物质波：________________认为，任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳都有一种波和它对应，波长λ＝________________，其中p是运动物体的动量，h是普朗克常量，数值为6.626×10－34 J·s。
人们把这种波称为________________________，也叫物质波。
思考一名运动员正以10 m/s的速度奔跑，已知他的质量为60 kg，普朗克常量h＝6.6×10－34 J·s，试估算他的德布罗意波长。
为什么我们观察不到运动员的波动性？________________________________________________________________________________________________________________________________________________例1(2024·山东青岛市开学考)透射电子显微镜(TEM)使用高能电子作为光源，简称透射电镜。
2、 波粒二象性 原子结构
2. 光电效应规律的解释 电子从金属表面逸出, 首先需克服金属原子核的引力做功 W , 要使入射光子能量不 存在极 限频率 光电子的 最大初动能 随着入射光 频率的增大 而增大, 与入 射光强度 无关 光电效应 具有瞬时 性( 10 s) 光较强时 饱和电流大
-9
小于 W , 对应的频率ν0= , 即极限频率
强
① ② 光 电 子 是 金
照 属射光源自的频率决
定
着
能 的
否 电
发 ; 子
生
光
表 , 光 面 电 受 子 光 也 , 并 照 是 非 射 .电 光 逸 子 子 出
二、光电效应方程
1. 光子说: 在空间传播的光不是连续的, 而是一份一份的, 每一份叫做一个光的能量子, 简称光子, 光 -34 子的能量 E =hν. 其中 h=6. 63× 10 J·s. 2. 爱因斯坦光电效应方程 (1)表达式: m v =hν-W (2)物理意义: 金属表面的电子吸收一个光子获得的能量是 hν, 这些能量的一部分用来克服金属的 逸出功 W , 剩下的表现为逸出后光电子的最大初动能为 m v2.
第 2 课时 波粒二象性 原子结构
复习目标 基础梳理 基础自测
栏 目 导 航
要点例析
复习目标
1. 了 解 光 电 效 应 现, 并 象能 及用 规光 律 子 .说 解 释 2. 认 识 光 电 效, 能 应 用 方 光 程 电 效 应 方 程 解 决 逸 出 功 、 极 限 频 率 . 、 最 3. 了 解 波 粒 二 , 知象 道性 光 在 什 么 条 件 下 , 什 波么 动条 性件 显下 著粒 子 . 性 显 著
1 2
2
. ( 填选项前的字母)
光电效应方程及其应用
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§15.3 原子结构模型 玻尔理论（第一课时）【考点提示】了解原子核式结构，理解玻尔理论和能级跃迁，氢原子的能级结构【知识要点】：一、α粒子的散射实验和卢瑟福的核式结构模型1．1897年， 通过对阴极射线的研究发现了电子，说明 也是可分的。
2．卢瑟福用α粒子轰击金箔，发现3．核式结构模型：原子核所带的单位正电荷数等于核外的电子数，所以整个原子呈中性的。
电子绕核运动的向心力就是核对它的库仑力。
r v m reQ k 22 4．原子和原子核的大小：从α粒子的散射实验的数据估算出原子核大小的数量级为10－15～10－14m ，原子的大小的数量级为 。
5．原子核的组成：原子核由质子和中子组成，质子带正电，中子不带电。
二．玻尔理论、能级1．原子的核式结构学说与经典电磁理论的矛盾：（1）按经典电磁理论，核外电子绕核旋转应辐射电磁波，其能量要逐渐减少，轨道半径也要逐渐减小，电子要被吸引到库仑力吸引到原子核上，这样原子所处的能量状态和轨道半径要连续变化，原子就是不稳定的，事实上原子是稳定的。
（2）按经典电磁理论，电子绕核运行的频率要不断变化，原子辐射出频率连续变化的电磁波，原子光谱就是连续谱，而事实上原子光谱是线状谱。
2．玻尔理论的三点假设：（1）能量量子化假设：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，这些状态中的原子是稳定的，电子虽做加速运动，但并不向外辐射能量，一个能量值对应一种状态，这些状态叫做 。
（2）原子的能级跃迁假设：原子从一种定态（E 初）跃迁到另一种定态（E 末），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： ，而且，原子吸收能量实现能级跃迁时，只吸收能量值与原子初末两能级差相等的光子，否则不予理睬。
但是吸收超过原子电离所需能量的光子，多余的能量转变为电离后电子的动能。
（3）轨道量子化假设：电子绕核选择的轨道的半径是 的。
每一条可能轨道与一种定态相对应。
只有满足下列条件的轨道才是可能的：轨道的半径r 跟电子的动量mv 的乘积等于h /2π的整数倍，即 mvr =nh /2π，n =1，2，3，······ 式中n 的是正整数，叫量子数，这种现象叫做轨道的量子化假设。
三．氢原子的大小和能级(1) 大小：氢原子的电子的各条可能轨道的半径： 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（2）能级：①氢原子在各个定态时的能量值E n 称为氢原子的能级。
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=-13.6eV②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。
(3) 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。
（4）玻尔理论的局限性。
由于引进了量子理论（轨道量子化和能量量子化），玻尔理论成功地解释了氢光谱的规律。
但由于它保留了过多的经典物理理论（牛顿第二定律、向心力、库仑力等），所以在解释其他原子的光谱上都遇到很大的困难。
现代量子理论认为电子的轨道只能用电子云来描述。
如：氢原子中的电子云【例题分析】【例1】．[2006上海物理卷.7] 卢瑟福通过对a 粒子散射实验结果的分析，提出： （ ） A 原子的核式结构模型． B 原子核内有中子存在．C 电子是原子的组成部分．D 原子核是由质子和中子组成的．【例2】．在α粒子的散射实验中，下列描述正确的是 （ ）A ．实验中用金箔要比用铝箔做实验散射作用的效果明显B ．在α粒子的散射实验没有考虑α粒子与电子的相互作用，其原因是电子的质量很小，α粒子与电子相碰时损失的能量很小，可忽略。
C ．在α粒子的散射实验中，少数α粒子发生大角度偏转的作用力是原子核对α粒子的万有引力。
D ．从α粒子的散射实验的结果可以说明金原子内部绝大部分是空的【例3】．在α粒子的散射实验中，一个α粒子经过金原子核附近的轨迹。
由图可知A、B、C三点的电势高低关系为，这三点的场强大小关系为，α粒子从A到B及由B到C过程电场力分别做功和功；α粒子在这三点的速度大小关系为。
【例4】．在α粒子轰击金箔时，测得α粒子与金核的最短距离约为2×10－14m，已知金的原子量为197，由此可估算出金核的密度约为多少？（取一位有效数字）【例5】．氢原子的能级是氢原子处于各个定态时的能量值，它包括氢原子系统的电势能和电子在轨道上运动的动能，氢原子的电子由外层轨道跃迁到内层轨道时( )A 氢原子的能量减小，电子的动能增加B 氢原子的能量增加，电子的动能增加C 氢原子的能量减小，电子的动能减小D 氢原子的能量增加，电子的动能减小E /e V 0 -0.85-1.51 -3.4 -13.6 n4 321 ∞ §15.3 原子结构模型 玻尔理论（第二课时）【例5】．氢原子的基态能级值为E 1＝－13.6eV ,某金属的极限波长恰等于氢原子由n ＝4能级跃迁到n ＝2能级所发出的光的波长。
现在用氢原子由n =2能级跃迁到n =1能级时发出的光照射该金属，则从该金属表面逸出的光电子的最大出动能是多少eV ？【例6】．欲使处于基态的氢原子激发，下列措施可行的是 （ ）A ．用10.2 eV 的光子照射B ．用11eV 的光子照射C ．用14 eV 的光子照射D ．用11eV 的电子撞击【例7】．（2000年全国）假设在N a Cl 蒸气中存在由钠离子N a +和氯离子Cl －靠静电相互作用构成的单个氯化钠N a Cl 分子，若取N a +与Cl －相距无限远时其电势能为零，一个NaCl 分子的电势能为－6.1eV ，已知使一个中性钠原子N a 最外层的电子脱离钠原子面形成钠离子Na +所需的能量（电离能）为5.1eV ，使一个中性氯原子Cl 结合一个电子形成氯离子Cl －所放出的能量（新和能）为3.8eV 。
由此可算出，在将一个N a Cl 分子分解成彼此远离的中性钠原子Na 和中性氯原子Cl 的过程中，外界供给的总能量等于 eV 。
例8．设氢原子的轨道半径为r ，电子的质量为m ，电荷量为e ，试证明：电子绕核运动的动能等于氢原子所处定态的能级的绝对值。
（点电荷电场的电势分布规律为rke =ϕ，取无穷远处电势为零）【例9】、（2006江苏物理卷.4） 氢原子的能级如图所示，已知可见的光的光子能量范围约为1.62eV～3.11eV ，下列说法错误的是 A ．处于n = 3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线， 并发生电离 B ．大量氢原子从高能级向n = 3能级跃迁时，发出的光具有 显著的热效应C ．大量处于n ＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出6种不同频率的光D ．大量处于n ＝4是能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出3种不同频率的可见光【例10】．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的11 n ） （ ） A 、2200 B 、2000 C 、1200 D 、2400【例11】．（2005年全国理综II 卷）右图中画出了氢原子的4个能级，并注明了相应的能量E 。
处在n=4的能级的一群氢原子向低能级跃迁时，能够发生若干种不同频率的光波。
已知金属钾的逸出功为 2.22eV 。
在这些光波中，能够从金属钾的表面打出光电子的总共有 （ ）A 、二种B 、三种C 、四种D 、五种【例12】．（2004年江苏物理卷）若原子的某内层电子被电离形成空位，其它层的电子跃迁到该空位上时，会将多余的能量以电磁辐射的形式释放出去，此电磁辐射就是原子的特征X 射线。
内层空位的产生有多种机制，其中的一种称为内转换，即原子中处于激发态的核跃迁回基态时，将跃迁时释放的能量交给某一内层电子，使此内层电子电离而形成空位（被电离的电子称为内转换电子）。
214Po 的原子核从某一激发态回到基态时，可将能量E 0=1.416MeV 交给内层电子（如K 、L 、M 层电子，K 、L 、M 标记原子中最靠近核的三个电子层）使其电离，实验测得从214Po 原子的K 、L 、M 层电离出的电子的动能分别为E K =1.323MeV 、E L =1.399MeV 、E M =1.412MeV 。
则可发射出特征射线的能量为 （ ）A 、0.013MeVB 、0.017MeVC 、0.076MeVD 、0.093MeV【例13】原子从一个能级跃迁到一个较低的能级时，有可能不发射光子．例如在某种条件下，铬原子的n = 2能级上的电子跃迁到n = 1能级上时并不发射光子，而是将相应的能量转交给n = 4能级上的电子，使之能脱离原子，这一现象叫做俄歇效应，以这种方式脱离了原子的电子叫做俄歇电子，已知铬原子的能级公式可简化表示为 ，式中n =l ，2，3，… 表示不同能级，A 是正的已知常数，上述俄歇电子的动能是 ( )A ．16/3AB ．16/7AC ．16/11AD ．16/13A14．德国物理学家弗兰克林和赫兹进行过气体原子激发的实验研究。
如图（1）他们在一只阴极射线管中充进要考察的汞蒸气。
阴极发射出的电子受阴极K和栅极R之间的电压U R加速，电子到达栅极R时，电场做功eU R。
此后电子通过栅极R和阳极A之间的减速电压U A。
通过阳极的电流如图（2）所示，随着加速电压增大，阳极电流在短时间内也增大。
但是到达一个特定的电压值U R后．观察到电流突然减小。
在这个电压值上，电子的能量刚好能够激发和它们碰撞的原子。
参加碰撞的电子交出其能量，速度减小，因此到达不了阳极,阳极电流减小。
eU R即为基态气体原子的激发能。
得到汞原子的各条能级比基态高以下能量值： 4.88eV, 6.68eV,8.78eV, 10.32eV。
若一个能量为7.97eV电子进入汞蒸气后测量它的能量大约是( )A、4.88eV或7.97eVB、4.88eV或6.68eVC、2.35eV 或7.97eVD、1.29eV或3.09eV或7.97eV。