辽宁省大连市高中物理第十八章原子结构18.4玻尔的原子模型课件新人教版选修3_5
合集下载
高中物理第18章原子结构18.4玻尔的原子模型新人教版选修3
②玻尔理论与巴耳末公式:根据玻尔理论的频率条件可 以推导出巴耳末公式,并且从理论上算出里德伯常量R 的值。这样得到的结果与实验值相符合。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。
③玻尔理论与气体导电管的发光:原子处于基态时最稳 定,气体放电时受到高速电子的撞击,有可能跃迁到激 发态,处于激发态的原子_不__稳__定__,会自发地向能量较低 的能级跃迁,放出_光__子__,最终回到基态。这就是气体导 电时发光的机理。
④玻尔理论与原子光谱的分立性:原子从高能级向低能 级跃迁时放出的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。
⑤玻尔理论与原子的特征谱线: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)的光子的 _频__率__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。
【解析】选D。因为是从高能级向低能级跃迁,所以应 放出光子,故B、C错误;“直接”从一能级跃迁到另一 能级,只对应某一能级差,故只能放出某一频率的光子, 故A错误,D正确。
3.(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hν1 B.被氢原子吸收的光子的能量为hν2 C.ν1=ν2+ν3 D.hν1=hν2+hν3
【解析】选A、C、D。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第三激发态
(如图所示),
在第三激发态不稳定,
又向低能级跃迁,发出光子,其中从第三能级跃迁到第 一能级的光子能量最大,为hν1,从第二能级跃迁到第
物理选修-玻尔的原子模型(课件张)-ppt精品课件
(3)这群氢原子发出的光子的最长波长是多少？ 由 hcλ＝E4－E3，得λ＝E4c－hE3＝－03.×851＋081×.561.6×3×1.61×0－1340－19
m＝1.884×10－6m.
物理选修3-5 18.4 玻尔的原子模型(课件25张PPT)
物理选修3-5 18.4 玻尔的原子模型(课件25张PPT)
会促进切段中 乙 烯的 合 成 ， 而 乙烯 含 量 的 增 高， 反 过 来 又 抑制 了 生 长 素 促进 切 段 细 胞 伸长 的 作 用 。
•
7. 先 用 低 倍镜 找 到 叶 肉 细胞 ， 然 后 换 用高 倍 镜 观 察 。注 意 观 察 叶 绿体 随 着 细 胞 质流 动 的 情 况 ，仔 细 看 看 每 个细 胞 中细 胞 质
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 能级图
5 4 3
量2 子 数
E５ E４ E３
激 发
态
E２
1
E１— 基态
3
2v
1
m
r
轨道图
假说3：频率条件(跃迁假说)
针对原子光谱是 线状谱提出
Em
v
原子从Em能级跃迁到En 能级（ Em>En ）时，会放
玻尔
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
假说2：能级(定态)假说
针对原子的稳定性提出
人教版高中物理选修35课件：第十八章 4 玻尔的原子模型
2
2
1
-
1 1
由于 c=λν,所以上式可写作 = ℎ1 2 - 2 。
2
。
把这个式子与前面的巴耳末公式相比较,可以看出它们的形式
是完全一样的,并且 R=-ℎ1。计算出-ℎ1的值为 1.097×107 m-1,与前面
给出的 R 的实验值符合得很好。这就是说,根据玻尔理论,不但可以
推导出表示氢原子光谱的规律性的公式,而且还可以从理论上来计
不同频率的光
D.大量处于 n=4 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
解析:紫外线的频率比可见光的高,因此紫外线光子的能量应大
于 3.11 eV,而处于 n=3 能级的氢原子其电离能仅为 1.51 eV,小于
3.11 eV,所以处于 n=3 能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线,并
跃迁到能级 k 时吸收紫光的频率为 ν2,已知普朗克常量为 h,若氢原子
从能级 k 跃迁到能级 m,则(
)
A.吸收光子的能量为 hν1+hν2
B.辐射光子的能量为 hν1+hν2
C.吸收光子的能量为 hν2-hν1
D.辐射光子的能量为 hν2-hν1
解析:氢原子从能级 m 跃迁到能级 n 时,辐射红光,则 hν1=Em-En;
E3=-1.51 eV,
……
4.氢原子的能级图
氢原子的能级图如图所示。
5.对氢原子光谱的巴耳末系的解释及推测
按照玻尔原子理论,氢原子的电子从能量较高的轨道 n 跃迁到
能量较低的轨道 2 时,辐射出的光子能量应为 hν=En-E2。根据氢原
1
En=2 ,可得
1
1
1
2
1
-
1 1
由于 c=λν,所以上式可写作 = ℎ1 2 - 2 。
2
。
把这个式子与前面的巴耳末公式相比较,可以看出它们的形式
是完全一样的,并且 R=-ℎ1。计算出-ℎ1的值为 1.097×107 m-1,与前面
给出的 R 的实验值符合得很好。这就是说,根据玻尔理论,不但可以
推导出表示氢原子光谱的规律性的公式,而且还可以从理论上来计
不同频率的光
D.大量处于 n=4 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
解析:紫外线的频率比可见光的高,因此紫外线光子的能量应大
于 3.11 eV,而处于 n=3 能级的氢原子其电离能仅为 1.51 eV,小于
3.11 eV,所以处于 n=3 能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线,并
跃迁到能级 k 时吸收紫光的频率为 ν2,已知普朗克常量为 h,若氢原子
从能级 k 跃迁到能级 m,则(
)
A.吸收光子的能量为 hν1+hν2
B.辐射光子的能量为 hν1+hν2
C.吸收光子的能量为 hν2-hν1
D.辐射光子的能量为 hν2-hν1
解析:氢原子从能级 m 跃迁到能级 n 时,辐射红光,则 hν1=Em-En;
E3=-1.51 eV,
……
4.氢原子的能级图
氢原子的能级图如图所示。
5.对氢原子光谱的巴耳末系的解释及推测
按照玻尔原子理论,氢原子的电子从能量较高的轨道 n 跃迁到
能量较低的轨道 2 时,辐射出的光子能量应为 hν=En-E2。根据氢原
1
En=2 ,可得
1
1
1
高二物理课件 18.4 玻尔的原子模型 (人教版选修3-5)
A.40.8 eV C.51.0 eV
B.43.2 eV D.54.4 eV
【解析】选B.根据玻尔理论，氢原子吸收光子能量发生跃迁 时光子嘚能量需等于能级差或大于基态能级嘚绝对值，氦离 子嘚跃迁也是同样嘚. 因为E2-E1=-13.6-(-54.4)eV=40.8 eV,选项A是可能嘚. E3-E1=-6.0-(-54.4)eV=48.4 eV E4-E1=-3.4-(-54.4)eV=51.0 eV,选项C是可能嘚. E∞-E1=0-(-54.4)eV=54.4 eV,选项D是可能嘚.所以本题选 B.
增大，反之电势能减小.
可见电子在可能嘚轨道上绕核运动时，r增大，则Ek减少，Ep 增大，E增大；反之，r减小，则Ek增大，Ep减少，E减少.与 卫星绕地球运行相似.
3.跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸 收一定频率嘚光子，光子嘚能量由这两种定态嘚能量差决定， 即
可见，电子如果从一个轨道到另一个轨道，不是以螺旋线嘚 形式改变半径大小嘚，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嘚跃迁.
【解题指导】
【标准解答】(1)选A、C、D.由跃迁条件知氢原子受激发跃 迁时，只能吸收能量值刚好等于某两能级之差嘚光子.根据氢 原子能级图不难算出12.09 eV刚好为氢原子n=1和n=3嘚两 能级差，而13 eV则不是氢原子基态和任一激发态嘚能量之 差，因此氢原子只能吸收前者，而不能吸收后者，对于14 eV嘚光子则足以使氢原子电离，电离后嘚自由电子还具有 0.4 eV嘚动能.至于13 eV嘚电子，它嘚能量通过碰撞可以全 部或部分地被氢原子吸收.综上所述，选项A、C、D正确.
【解析】选C、D.由玻尔理论嘚跃迁假设知，原子处于激发态 时不稳定，可自发地向低能级跃迁，以光子嘚形式放出能量. 光子嘚吸收是光子发射嘚逆过程，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发射光子， 光子嘚能量总等于两能级之差，即hν＝Em-En(m＞n).故选 项C、D正确.
2020高中物理 第十八章 原子结构 第4节 玻尔的原子模型课件 新人教版选修3-5
01课前自主学习
一、玻尔原子理论的基本假设
1．轨道量子化：玻尔认为，电子绕原子核做圆周运动，服从经典力学的
规律，但轨道半径不能是任意的，只有半径在符合一定条件时，这样的轨道
才是可能的，也就是说，电子的轨道是□01 量子化的。电子在这些轨道上绕核 的转动是稳定的，不产生□02 电磁辐射。
2．能量量子化：电子在不同轨道上运动时能量是不同的，轨道的量子化
课堂任务 玻尔理论对氢光谱的解释 1．氢原子能级图
(1)横线：表示氢原子各个能级的能量值。 (2)横线间距：表示氢原子各个能级间的能量值的差。 (3)能级图：表示氢原子各个能级的能量值的横线排列成的阶梯式的图。 从高能级向低能级跃迁时，能级差越小，光子波长越长；能级差越大，光子 波长越短。
2．玻尔理论对巴耳末公式的解释 根据频率条件，辐射的光子的能量 hν＝Em－En，巴耳末公式1λ＝R212－n12 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 n＝2 的能级跃迁时发出的光谱线。 因此根据玻尔理论可以推导出巴耳末公式，并从理论上计算出里德伯常 量 R 的值，所得结果与实验值符合得很好。
决定，即 □08 hν＝Em－En 。反之会吸收光子，吸收光子的能量同样由频率条件
决定。
二、玻尔理论对氢光谱的解释
1．玻尔理论解释巴耳末公式：按照玻尔理论，从高能级跃迁到低能级时
辐射的光子的能量为 hν＝Em －En；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□01 定态轨道的量子数 n 和 2。并且理论上 的计算和实验测量的□02 里德伯常量 R 符合得很好，同样，玻尔理论也很好地
高中物理第十八章原子结构第4节玻尔的原子模型课件新人教版选修35
2．定态假设
状态 。原子 (1)定态：当电子在不同的轨道上运动时，原子处于不同的________ 状态 中具有不同的能量，因此，原子的能量是 ________ 量子 化的。这 在不同的 ________ 量子 化的能量值叫做 ________ 能级 ，原子中这些具有确定能量的稳定状态， 些________ 定态 。 称为________ 低 的状态叫做基态。 (2)基态：能量最______ 之外 的能量状态叫做激发态。 (3)激发态：基态________
新课标导学
物 理
选修3-5 ·人教版
第十八章
原子结构
第四节 玻尔的原子模型
学习目标
※
了解玻尔原子模型及能级的概念
※
※
理解原子发射和吸收光子的频率与能级差的关系
知道玻尔对氢光谱的解释以及玻尔理论的局限性
知识导图
1 2 3 4 5
课 前 预 习
课 内 探 究
素 养 提 升 课 堂 达 标 课 时 作 业
(3) 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。
(6)电子的实际运动并不是具有确定坐标的质点的轨道运动。
( √ )
『选一选』
如图所示为氢原子的能级图，A、B、C分别表示电子在三种不同能级跃迁
时放出的光子，其中 A．频率最大的是A B．波长最长的是C C．频率最大的是C ( B )
4．解释氢原子光谱的不连续性
两能级差 ， 原子从较高能级向低能级跃迁时放出光子的能量等于前后 ____________ 分立 的，所以放出的光子的能量也是 ________ 分立 的，因此 由于原子的能级是 ________ 原子的发射光谱只有一些分立的亮线。 5．解释不同原子具有不同的特征谱线 能级 各不相同，因此辐射 ( 或吸收 ) 的 不同的原子具有不同的结构， ________ 光子频率 也不相同。 ____________
2019年人教版高中物理选修3-5课件：18.4 玻尔的原子模型(共30张ppt)
答案
②基态 原子 最低 的能量状态称为基态，对应的电子在离核最近 的轨道上运 动，氢原子基态能量E1＝－13.6 eV. ③激发态 较高的能量状态称为激发态，对应的电子在离核较远的轨道上运动．
1 氢原子各能级的关系为：En＝ n2E1 .(E1＝－13.6 eV，n＝1,2,3，…)
答案
(3)能级跃迁与光子的发射和吸收 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： 高能级 Em发 吸射 收光 光子 子hhνν＝ ＝EEmm－ －EEnn低能级 En.
答案
知识梳理
玻尔原子模型的三点假设 (1)轨道量子化 ①轨道半径只能够是某些 分立 的数值． ②氢原子的电子最小轨道半径r1＝0.053 nm，其余轨道半径满足rn＝
n2r1 ，n为量子数，n＝ 1,2,3，… . (2)能量量子化 ①不同轨道对应不同的状态，在这些状态中，尽管电子做变速运动， 却不辐射能量，因此这些状态是稳定的，原子在不同状态有不同的能 量，所以原子的能量也是量子化的．
B.10种
C.4种
D.1种
图3
解析 基态的氢原子的能级值为－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＝
nn－1 5×5－1 2＝ 2
10种.
总结提升
解析答案
三、氢原子跃迁过程中的能量问题
例4 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过程中 (D) 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
②基态 原子 最低 的能量状态称为基态，对应的电子在离核最近 的轨道上运 动，氢原子基态能量E1＝－13.6 eV. ③激发态 较高的能量状态称为激发态，对应的电子在离核较远的轨道上运动．
1 氢原子各能级的关系为：En＝ n2E1 .(E1＝－13.6 eV，n＝1,2,3，…)
答案
(3)能级跃迁与光子的发射和吸收 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： 高能级 Em发 吸射 收光 光子 子hhνν＝ ＝EEmm－ －EEnn低能级 En.
答案
知识梳理
玻尔原子模型的三点假设 (1)轨道量子化 ①轨道半径只能够是某些 分立 的数值． ②氢原子的电子最小轨道半径r1＝0.053 nm，其余轨道半径满足rn＝
n2r1 ，n为量子数，n＝ 1,2,3，… . (2)能量量子化 ①不同轨道对应不同的状态，在这些状态中，尽管电子做变速运动， 却不辐射能量，因此这些状态是稳定的，原子在不同状态有不同的能 量，所以原子的能量也是量子化的．
B.10种
C.4种
D.1种
图3
解析 基态的氢原子的能级值为－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＝
nn－1 5×5－1 2＝ 2
10种.
总结提升
解析答案
三、氢原子跃迁过程中的能量问题
例4 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过程中 (D) 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
高中物理第十八章原子结构4玻尔的原子模型课件新人教版选修3_5
解析：由氢原子能级图可知，量子数n越大，能级越密，所以C 对．
2．用频率为ν0的光照射大量处于基态的氢原子，在所发射的光谱
中仅能观测到频率分别为ν1、ν2、ν3的三条谱线，且ν3>ν2>ν1，则( B )
A．ν0<ν1
B．ν3＝ν2＋ν1
C．ν0＝ν1＋ν2＋ν3 D.ν11＝ν12＋ν13
解析：在光谱中仅能观测到三条谱线，可知基态的氢原子被激 发到n＝3，且hν3＝hν2＋hν1，ν3＝ν0，选项B正确．
3．根据玻尔理论，氢原子的核外电子由外层轨道跃迁到内层轨
道后，下列说法正确的是( C )
A．原子的能量增加
B．原子的电势能增加
C．核外电子的动能增加 D．核外电子的轨道半径增加
解析：电子由外层轨道跃迁到内层轨道时，放出光子，总能量减
小，根据k
e2 r2
＝
mv2 r
，可知半径越小，速度越大，动能越大，而电势能
(2)由光电效应方程Ek＝hν－W0知，能量为51.0 eV的光子使氢原 子逸出的光电子最大初动能最大，将W0＝13.6 eV代入Ek＝hν－W0 得Ek＝37.4 eV.
6.如图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，
(1)有可能放出几种能量不同的光子？ (2)在哪两个能级间跃迁时，所发出的光子波长最长？波长是多 少？ 答案：(1)6 (2)第四能级向第三能级 1.88×10－6 m
(1)氢原子从n＝3能级向基态跃迁，辐射光子的能量； (2)逸出光电子的最大初动能Ek初； (3)逸出功．
答案：(1)12.09 eV (2)10.92 eV (3)1.17 eV
解析：(1)氢原子从n＝3能级向基态跃迁，辐射光子的能量为hν＝ E3－E1＝(－1.51＋13.6) eV＝12.09 eV.
2．用频率为ν0的光照射大量处于基态的氢原子，在所发射的光谱
中仅能观测到频率分别为ν1、ν2、ν3的三条谱线，且ν3>ν2>ν1，则( B )
A．ν0<ν1
B．ν3＝ν2＋ν1
C．ν0＝ν1＋ν2＋ν3 D.ν11＝ν12＋ν13
解析：在光谱中仅能观测到三条谱线，可知基态的氢原子被激 发到n＝3，且hν3＝hν2＋hν1，ν3＝ν0，选项B正确．
3．根据玻尔理论，氢原子的核外电子由外层轨道跃迁到内层轨
道后，下列说法正确的是( C )
A．原子的能量增加
B．原子的电势能增加
C．核外电子的动能增加 D．核外电子的轨道半径增加
解析：电子由外层轨道跃迁到内层轨道时，放出光子，总能量减
小，根据k
e2 r2
＝
mv2 r
，可知半径越小，速度越大，动能越大，而电势能
(2)由光电效应方程Ek＝hν－W0知，能量为51.0 eV的光子使氢原 子逸出的光电子最大初动能最大，将W0＝13.6 eV代入Ek＝hν－W0 得Ek＝37.4 eV.
6.如图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，
(1)有可能放出几种能量不同的光子？ (2)在哪两个能级间跃迁时，所发出的光子波长最长？波长是多 少？ 答案：(1)6 (2)第四能级向第三能级 1.88×10－6 m
(1)氢原子从n＝3能级向基态跃迁，辐射光子的能量； (2)逸出光电子的最大初动能Ek初； (3)逸出功．
答案：(1)12.09 eV (2)10.92 eV (3)1.17 eV
解析：(1)氢原子从n＝3能级向基态跃迁，辐射光子的能量为hν＝ E3－E1＝(－1.51＋13.6) eV＝12.09 eV.
高中物理 第18章 第4节 玻尔的原子模型课件 新人教版选修3-5
原子从一种定态(设能量为 Em)跃迁到另一种定态(设能量 为 En)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
Em
发射光子hν＝Em－En 吸收光子hν＝一个轨道，不是以螺旋线
的形状改变其半径大小的，而是从一个轨道上“跳跃”到另一
※ 知道玻尔对氢光谱的解释以及玻尔理论的局限性
课堂情景切入
霓虹灯发出的光，线条结构丰 富，色彩鲜艳、绚丽多姿，形状、 色彩变幻莫测，令人赏心悦目。一 幅幅流动的画面，似天上彩虹，像 人间银河，更酷似一个梦幻世界， 使人难以忘怀。霓虹灯是一种增添节日欢快气氛和进行广告宣 传的最佳光源，霓虹灯的亮、美、动特点，在各类新型光源中 独领风骚。同学们，你们知道霓虹灯的发光原理吗？
3．解释气体导电发光 通常情况下，原子处于基态，基态是最稳定的，原子受到 电子的撞击，有可能向上跃迁到__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__，最终回到基态。
4．解释氢原子光谱的不连续性 原子从较高能级向低能级跃迁时放出光子的能量等于前后 _两__能__级__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。 5．解释不同原子具有不同的特征谱线 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__频__率__也不相同。
知识自主梳理
玻尔原子理论的基本假设
1.轨道假设 轨道量子化：原子中的电子在__库__仑__力__的作用下，绕原子 核做圆周运动，电子运动轨道的_半__径__不是任意的，而是__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。
高中物理选修3-5 18.4《波尔的原子模型》38张ppt
rn n2r1
氢原子中电子轨道的最小半径
r1 0.053nm
一、玻尔原子理论的基本假设
2、能级假设：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。
在实验中，逐渐增加VG2K，由电流计读出板极电流IA，得到如 下图所示的变化曲线.
实验原理：
V
灯丝
改进的夫兰克-赫
兹管的基本结构见右图。
电子由阴极K发出，阴 极K和第一栅极G1之间
电子
的加速电压VG1K及与第 汞原子 二栅极G2之间的加速电 压VG2K使电子加速。在 板极A和第二栅极G2之 间可设置减速电压VG2A。
K
VG1K
G1
VG2K
G2
A μA
VG2A
夫兰克—赫兹管结构图
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
4、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
5、如图所示是某原子的能级图,a、b、c 为原子跃
二、玻尔理论对氢光谱的解释
氢原子中电子的可能轨道半径和相应的能量
能
量：
1 En n2 E1
轨道半径： rn n2r1 （n=1,2,3……)
式中r1 =0.53×10-10m 、E1=-13.6ev
频率条件 h Em En
Hδ
n=1 n=2 n=3 n=4 n=5 n=6
氢原子中电子轨道的最小半径
r1 0.053nm
一、玻尔原子理论的基本假设
2、能级假设：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。
在实验中，逐渐增加VG2K，由电流计读出板极电流IA，得到如 下图所示的变化曲线.
实验原理：
V
灯丝
改进的夫兰克-赫
兹管的基本结构见右图。
电子由阴极K发出，阴 极K和第一栅极G1之间
电子
的加速电压VG1K及与第 汞原子 二栅极G2之间的加速电 压VG2K使电子加速。在 板极A和第二栅极G2之 间可设置减速电压VG2A。
K
VG1K
G1
VG2K
G2
A μA
VG2A
夫兰克—赫兹管结构图
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
4、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
5、如图所示是某原子的能级图,a、b、c 为原子跃
二、玻尔理论对氢光谱的解释
氢原子中电子的可能轨道半径和相应的能量
能
量：
1 En n2 E1
轨道半径： rn n2r1 （n=1,2,3……)
式中r1 =0.53×10-10m 、E1=-13.6ev
频率条件 h Em En
Hδ
n=1 n=2 n=3 n=4 n=5 n=6
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
1/λ=- E1/hc（1/22-1/n2) 由此可知：氢原子光谱的巴耳末线系是电子
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
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
人教版高中物理选修3--5第十八章原子结构18-4玻尔的原子模型(共52张PPT)
放出能量为hν 的光子(h为普朗克常量),这个光子的
能量由前后两个能级的能量差决定，即
Em－En＝hν...............(1)
这个式子被称为频率条件，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，吸收的光子的频率同样由频率 条件决定。
一、玻尔原子理论的基本假设：
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．
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。
1885年，玻尔(Neils Bohr) 出生于丹麦·哥本哈根。
rn n2r1
氢
1
原 子
En n2 E1
能 级
n 1,2,3
二、玻尔的原子理论对氢光谱的解释
玻尔理论成功 地解释了氢原子 光谱的可见光系。 同样也成功地解 释了氢原子光谱 的红外线系与紫 外线系。玻尔理 论对氢光谱的解 释的如下。
例题：用13.0eV的电子轰击基态的氢原子。(1)试 确定氢原子所能达到的最高能级态；(2)氢原子由上 述最高能级态跃迁到n=2能级态发出的光子可能的 波长为多少？(3)欲使处于基态的氢原子电离至少用 多大能量的电子轰击氢原子？
光子的发射和吸收
通常情况下，原子处于基态，基态是最稳定的。 气体放电管中的原子受到高速运动的电子的撞击，有 可能向上跃迁到激发态。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 终回到基态。
原子从高能级向低能级跃迁时放出光子的能量等于 前后两个能级之差。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 是一些分立的亮线。
能量由前后两个能级的能量差决定，即
Em－En＝hν...............(1)
这个式子被称为频率条件，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，吸收的光子的频率同样由频率 条件决定。
一、玻尔原子理论的基本假设：
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．
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。
1885年，玻尔(Neils Bohr) 出生于丹麦·哥本哈根。
rn n2r1
氢
1
原 子
En n2 E1
能 级
n 1,2,3
二、玻尔的原子理论对氢光谱的解释
玻尔理论成功 地解释了氢原子 光谱的可见光系。 同样也成功地解 释了氢原子光谱 的红外线系与紫 外线系。玻尔理 论对氢光谱的解 释的如下。
例题：用13.0eV的电子轰击基态的氢原子。(1)试 确定氢原子所能达到的最高能级态；(2)氢原子由上 述最高能级态跃迁到n=2能级态发出的光子可能的 波长为多少？(3)欲使处于基态的氢原子电离至少用 多大能量的电子轰击氢原子？
光子的发射和吸收
通常情况下，原子处于基态，基态是最稳定的。 气体放电管中的原子受到高速运动的电子的撞击，有 可能向上跃迁到激发态。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 终回到基态。
原子从高能级向低能级跃迁时放出光子的能量等于 前后两个能级之差。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 是一些分立的亮线。
高中物理人教版(选修3-5)第十八章原子结构第4节玻尔原子模型(PPT24张)
背 景 知 识
一、玻尔理论提出的背景
1、1900年普朗克把能量子引入物理学，正确破除了 “能量连续变化”的传统观念，成功解释了黑体辐射规 律。 2、1905年爱因斯坦提出了光本身就是一个个不可 分割的能量子组成的，建立了光子新概念，成功解释了 光电效应现象。
背 景 知 识
一、玻尔理论提出的背景
猜想：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。 1913年玻尔在卢瑟福学说的基
第十八章
原子结构
第3节
玻尔原子模型
学习目标
1.知道玻尔原子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，会计算原子跃迁时吸收或辐射光子的能量。
3.能用玻尔原子理论简单解释氢原子光谱。
4.了解波尔模型的不足之处及原因。
背 景 知 识
一、玻尔理论提出的的背景
1.新的原子结构理论必须满足的要求 保留原有已经取得的成功之外，更换困惑之处， 能解释已知的事实。具体有： （1）保留核式结构； （2）能解释原子的稳定性和原子的分立谱线； （3）不同于经典理论且没有实验证据，应表达成假设。
才能被吸收。
n ∞
量子数
E=Ekn+Epn/eV 0 -0.54 -0.85 -1.51 -3.4
5 光子的能量只有恰好等于能级差时， 4 3 2
2.实物粒子使原子跃迁:
粒子能量可以全部或部分被吸收
E粒子 Em En
3.原子电离：电子完全摆脱原子核的束缚，成为自由电子 E粒子 En E粒子 E En
巩固练习
【例1】如图所示，是氢原子四个能级的示意图．当氢原
子从n＝4的能级跃迁到n＝3的能级时，辐射出光子a，当 氢原子从n＝3的能级跃迁到n＝2的能级时，辐射出光子b， 则以下判断正确的是( C ) A．光子a的能量大于光子b的能量
高中物理人教版选修3-5(课件)第十八章 原子结构 4 玻尔的原子模型
【答案】 吸收，减小，增大
上一页
返回首页
下一页
解决玻尔原子模型问题的四个关键 (1)电子绕核做圆周运动时，不向外辐射能量． (2)原子辐射的能量与电子绕核运动无关，只由跃迁前后的两 个能级差决定． (3)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． (4)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．
可能辐射出的光谱线条数为 N＝nn2－1＝C2n.
上一页
返回首页
下一页
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＝Em－En(Em、En 是始末两个能级且 m＞n) 能级差越大，放出光子的频率就越高． 4．使原子能级跃迁的两种粒子——光子与实物粒子： (1)原子若是吸收光子的能量而被激发，其光子的能量必须等于两能级的能 量差，否则不被吸收，不存在激发到 n 能级时能量有余，而激发到 n＋1 时能量 不足，则可激发到 n 能级的问题．
【提示】 在原子内部，电子绕核运动并没有固定的轨道，只不过当原子 处于不同的定态时，电子出现在 rn＝n2r1 处的概率大．
上一页
返回首页
下一页
[合作探讨] 如图 18-4-2 所示，为一氢原子的能级图，一个氢原子处于 n＝4 的能级．
图 18-4-2 探讨 1：该氢原子向低能级跃迁时，最多能辐射出几种频率的光子？ 【提示】 3 种．
上一页
返回首页
下一页
[再判断] 1．氢原子能级的量子化是氢光谱不连续的成因．( √ ) 2．玻尔理论能很好地解释氢光谱为什么是一些分立的亮线．( √ ) 3．巴耳末公式是玻尔理论的一种特殊情况．( √ ) 4．玻尔理论能成功地解释氢光谱．( √ ) 5．电子云就是原子核外电子的分布图．(× )
上一页
返回首页
下一页
解决玻尔原子模型问题的四个关键 (1)电子绕核做圆周运动时，不向外辐射能量． (2)原子辐射的能量与电子绕核运动无关，只由跃迁前后的两 个能级差决定． (3)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． (4)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．
可能辐射出的光谱线条数为 N＝nn2－1＝C2n.
上一页
返回首页
下一页
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＝Em－En(Em、En 是始末两个能级且 m＞n) 能级差越大，放出光子的频率就越高． 4．使原子能级跃迁的两种粒子——光子与实物粒子： (1)原子若是吸收光子的能量而被激发，其光子的能量必须等于两能级的能 量差，否则不被吸收，不存在激发到 n 能级时能量有余，而激发到 n＋1 时能量 不足，则可激发到 n 能级的问题．
【提示】 在原子内部，电子绕核运动并没有固定的轨道，只不过当原子 处于不同的定态时，电子出现在 rn＝n2r1 处的概率大．
上一页
返回首页
下一页
[合作探讨] 如图 18-4-2 所示，为一氢原子的能级图，一个氢原子处于 n＝4 的能级．
图 18-4-2 探讨 1：该氢原子向低能级跃迁时，最多能辐射出几种频率的光子？ 【提示】 3 种．
上一页
返回首页
下一页
[再判断] 1．氢原子能级的量子化是氢光谱不连续的成因．( √ ) 2．玻尔理论能很好地解释氢光谱为什么是一些分立的亮线．( √ ) 3．巴耳末公式是玻尔理论的一种特殊情况．( √ ) 4．玻尔理论能成功地解释氢光谱．( √ ) 5．电子云就是原子核外电子的分布图．(× )
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。 2．量子力学基础上的原子理论认为： （1）核外电子没有确定的轨道，玻尔的 电子轨道是电子出现几率最大的地方。
（2）大量原子的光谱将是包含一切频率 的连续光谱。 实际上原子是稳定的，原子光谱是由一 些不连续的亮线组成的明线光谱。 这些矛盾表明从宏观现象总结出的电磁 理论不适用于原子产生的微观现象。为了解 决这些矛盾，丹麦的物理学家玻尔提出了较 好的解决办法。
“当时一些非凡 的科学家加入到我 父亲的工作中，我 们小孩子也因此有 了许多个叔叔。” ——玻尔
3、能级 在玻尔模型中，原子的可能形态是不连续 的，因此各状态对应的能量也是不连续的。 这些能量值叫做能级。 能量最低的状态叫做基态，其他状态叫做 激发态。 原子处于基态时最稳定，处于较高能级时 会自发地向较低能级跃迁。
4、有关氢原子中电子运动的两个公式 玻尔在上述假设的基础上，利用经典电磁 理论和牛顿力学，及计算出了氢的电子的各条 可能轨道的半径和电子在各条轨道上运动时的 能量(动能和势能)。 （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。
n 2、氢原子的能级图： E ∞－－－－－－－－－－－－－－－－－ 0 eV -0.54 ５ -0.85 ４ -1.51 ３
２
-3.4
１
-13.6
解释： 当氢原子的电子从能量较高的轨道n跃迁到 能量较低的轨道2时，辐射光子能量 hv=En-E2=E1/n2-E1/22=-E1（1/22-1/n2）而 v=c/λ，所以 1/λ=- E1/hc（1/22-1/n2) 由此可知：氢原子光谱的巴耳末线系是电子 从n=3，4，5，6等能级跃迁到n=2的能级时辐射 出来的。
霓虹灯
绚丽多彩的霓虹灯
第十八章原子结构
教学目标
1、知识与技能
了解玻尔原子理论的主要内容。
了解能级、能量量子化以及基态、激 发态的概念。
2、过程与方法
通过玻尔理论的学习，进一步了解氢光 谱的产生。
3、情感态度与价值观
培养我们对科学的探究精神，养成独立自 主、勇于创新的精神。
教学重难点
重点
玻尔原子理论的基本假设。
（2）电子云——用小黑点的疏密来代表 电子在各处单位体积出现的几率大小。 如图：为氢原子基态的电子云。在半径 r1=0.53×10-10m的一个薄的球壳中电子出现 的几率最大，r1即氢原子基态的轨道半径。
r
课堂小结
1、原子核式结构跟经典电磁理论的矛盾 （1）原子将是不稳定的 （2）大量原子的光谱将是包含一切频率的 连续光谱。 2、玻尔的原子模型理论的主要内容 （1）玻尔理论的基础及实验依据
难点
玻尔理论对氢光谱的解释。
本节导航
一、玻尔原子理论的基本假设 二、玻尔理论对氢光谱的解释
三、玻尔模型的局限性
一、玻尔原子理论的 基本假设
1、原子核式结构跟经典电磁理论的矛盾 （1）原子将是不稳定的 按照经典理论，绕核加速运动的电子应 该辐射出电磁波，因此它的能量逐渐减小， 随着能量的减小，电子绕核运动的半径也要 减小，电子将沿着螺旋线的轨道落入原子核 而使原子“坍塌”。这样原子是不稳定的。
（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。 注意：原子的能量为电子的动能和电 势能的总和，为负值。
二、玻尔理论对氢光 谱的能级解释
1．氢光谱的规律 1885年，瑞士的中学物理教师巴耳末 研究了氢光谱在可见光区的四条谱线的波 长之间的关系，得到了一个经验公式： 1/λ=R(1/22-1/n2).n=3,4,5,6,….(其中里 德伯常数R=1.097×107m-1)
Hale Waihona Puke 若E1>E2，则hv=E1-E2，它吸收一定频率 的光子; 若E2>E1，则hv=E2-E1，它辐射能量，且 能量以光子的形式辐射出去，即原子发光。 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 线状谱，且原子线状谱中的亮线和吸收谱中的 暗线一一对应。
轨道假设 原子的不同能量状态跟电子沿不同的圆 形轨道绕核运动相对应,原子的定态是不连 续的。因此电子的可能的轨道分布也是不连 续的。
导入新课
知识回顾
卢瑟福的原子核式结构学说很好地解释 了α粒子的散射实验，初步建立了原子结构 的正确图景，但跟经典的电磁理论发生了矛 盾。
原来，电子没有被库仑力吸引到核上， 它一定是以很大的速度绕核运动。按照经典理 论，绕核运动的电子应该辐射出电磁波，因此 它的能量要逐渐减少。随着能量的减少，电子 绕核运行的轨道半径也要减小于是电子将沿着 螺旋线的轨道落入原子核。因此，原子应当是 不稳定的，然而实际上并不是这样。 同时，按照经典电磁理论，电子绕核运行 时辐射电磁波的频率应该等于电子绕核运行的
频率，随着运行轨道半径的不断变化，电子绕 核运行的频率要不断变化，因此原子辐射电磁 波的频率也要不断变化。这样，大量原子发光 的光谱就应该是包含一切频率的连续谱。 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年玻尔在卢 瑟福学说的基础上，把普郎克的量子理论运用 到原子系统上，提出了玻尔理论。
玻尔
2、玻尔的原子模型理论的主要内容 （1）玻尔理论的基础及实验依据： 在卢瑟福核式结构学说的基础上 普朗克的量子理论：E=hv 光谱学，特别是氢光谱实验中测得的各种 数据。
（2）三个假设 能级假设（定态假设） 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，电子虽然做加速运 动，但并不向外辐射能量。这些状态叫定态。 跃迁假设 原子从一种定态（设能量为E2）跃迁到另一 种定态（设能量为E1）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hv=E2-E1