第十八章第四节玻尔的原子模型
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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
3．跃迁：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，即高能级 Em发 吸射 收光 光子 子hhνν＝ ＝EEmm－ －EEnn低能级 En.
警示：(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.
答案：B
知识点二 玻尔理论对氢光谱的解释及玻尔理论的
提炼知识
局限性
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 正好代表能级跃迁之前和 之后的定态轨道的量子数 n 和 2，并且理论上的计算和实 验测量的里德伯常量符合得很好，同样，玻尔理论也很 好地解释甚至预言了氢原子的其他谱线系．
第十八章 原子结构
4 玻尔的原子模型
学习目标
1.知道玻尔原子理论基本 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.
重点难点
重点 难点
1.玻尔原子理论的 内容. 2.能级、跃迁、能 量量子化.
3．电子能吸收任意频率的光子发生跃迁．(×)
小试身手
1．关于玻尔的原子模型理论，以下说法正确的是 ()
A．原子可以处于连续的能量状态中 B．原子的能量状态不是连续的 C．原子中的核外电子绕核做变速运动时一定向外辐 射能量 D．原子中的电子绕核运动的轨道半径是连续的
解析：玻尔依据经典物理在原子结构问题上遇到的 困难，引入量子化观念建立了新的原子模型理论，主要 内容为：电子轨道是量子化的，原子的能量是量子化的， 处在定态的原子不向外辐射能量．由此可知 B 正确．
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
高中物理第十八章原子结构4玻尔的原子模型课件1新人教版选修35
第八页，共55页。
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,
光子
原子不受稳到定电子的撞击,有可能(kěnéng)向上激跃发迁态到_____(_g_u,ā处ng于z 激发态
的原(wěndìng)
ǐ)
子是_______的,会自发地向能量较低的能级跃迁,放出_____,最终回到
基态。
子的能量由前后两个能级的能量差决定,即hν=_____,该Em式-E被n 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(tóngyàng)由频率条件决定。
第四页，共55页。
【判一判】 (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(liánxù)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。 ( )
1 其中E1代表氢原n子2 的基态的能级,即电子在离核最近的可能轨道上运动时原子的能
量值,E1=-13.6eV。n是正整数,称为量子数。量子数n越大,表示能级越高。 (3)原子的能量包括(bāokuò):原子的原子核与电子所具有的电势能和电子运动的 动能。
第二十页，共55页。
3.跃迁:原子从一种定态(设能量为E2)跃迁到另一种定态(设能量为
4 玻尔的原子(yuánzǐ)模型
第一页，共55页。
一、玻尔原子理论的基本假设
1.轨道量子化:
库仑(kùlún)
(1)原子中的电子在_________的作用(zuòyòng)下,绕原子核做_________。
引力
圆周运动
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,
光子
原子不受稳到定电子的撞击,有可能(kěnéng)向上激跃发迁态到_____(_g_u,ā处ng于z 激发态
的原(wěndìng)
ǐ)
子是_______的,会自发地向能量较低的能级跃迁,放出_____,最终回到
基态。
子的能量由前后两个能级的能量差决定,即hν=_____,该Em式-E被n 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(tóngyàng)由频率条件决定。
第四页，共55页。
【判一判】 (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(liánxù)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。 ( )
1 其中E1代表氢原n子2 的基态的能级,即电子在离核最近的可能轨道上运动时原子的能
量值,E1=-13.6eV。n是正整数,称为量子数。量子数n越大,表示能级越高。 (3)原子的能量包括(bāokuò):原子的原子核与电子所具有的电势能和电子运动的 动能。
第二十页，共55页。
3.跃迁:原子从一种定态(设能量为E2)跃迁到另一种定态(设能量为
4 玻尔的原子(yuánzǐ)模型
第一页，共55页。
一、玻尔原子理论的基本假设
1.轨道量子化:
库仑(kùlún)
(1)原子中的电子在_________的作用(zuòyòng)下,绕原子核做_________。
引力
圆周运动
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
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
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
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．
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35课件：第十八章 第四节 玻尔的原子模型 (共15张PPT)
2、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。
1、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，就 象行星绕着太阳运动那样。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，就像 绕地球运动的人造卫星受到上层大气阻力 不断损失能量后要落到地面上一样。 这样 看来，原子应当是不稳定的，然而实际上 并不是这样。
二、玻尔理论的主要内容：
1、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。这些状态叫定态。
2、原子从一种定态（设能量为E初）跃迁到 另一种定态（设能量为E终）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 h v= E初 －E终.
n 四、氢原子的能级图： E
∞ －－－－－－－－－－－－－－－－－ 0 eV
５
-0.54
４
-0.85
３
-1.51
２
-3.4
１
-13.6
五、能级：
1、能级：氢原子的各个定态的能量值，叫它的能级。
2、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。
【人教版】高中物理选修3-5优秀教学案集：第十八章 第4节 玻尔的原子模型 Word版含答案
第4节玻尔的原子模型1．丹麦物理学家玻尔提出玻尔理论的基本假设(1)定态假设：原子只能处于一系列不连续的能量状态之中，这些状态中能量是稳定的。
(2)跃迁假设：原子从一个定态跃迁到另一个定态，辐射或吸收一定频率的光子。
hν＝E m－E n。
(3)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。
2．氢原子的轨道半径r n＝n2r1，n＝1,2,3，…氢原子的能量：E n＝1n2E1，n＝1,2,3，…一、玻尔原子理论的基本假设1．玻尔原子模型(1)原子中的电子在库仑力的作用下，绕原子核做圆周运动。
(2)电子绕核运动的轨道是量子化的。
(3)电子在这些轨道上绕核的转动是稳定的，且不产生电磁辐射。
2．定态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做能级，原子具有确定能量的稳定状态，称为定态。
能量最低的状态叫做基态，其他的能量状态叫做激发态。
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(其能量记为E n，m>n)时，会放出能量为hν的光子，该光子的能量hν＝E m－E n，这个式子被称为频率条件，又称辐射条件。
二、玻尔理论对氢光谱的解释1．解释巴耳末公式(1)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＝E m－E n。
(2)巴耳末公式中的正整数n和2正好代表能级跃迁之前和之后所处的定态轨道的量子数n和2。
并且理论上的计算和实验测量的里德伯常量符合得很好。
2．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个能级差，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。
三、玻尔理论的局限性1．成功之处玻尔理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功解释了氢原子光谱的实验规律。
2019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
• 2．能量量子化
• (1)电子在可能轨道上运动时，尽管是变速运 动，但它并不释放能量，原子是稳定的，这样的 状态也称之为定态．
• (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，其他的状态叫 作激发态，对氢原子，以无穷远处为势能零点时，
[先填空]
• 1．成功之处 • 玻尔理论第一次将___量_子_观_念___引入原子领域， 提出了___定_态_和_跃__迁___的概念，成功解释了__氢_原_子__光 谱的实验规律．
• 2．局限性 • 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．
• 【提示】 不同．玻尔的原子模型的电子轨 道是量子化的，只有当半径的大小符合一定条件 时才有可能．卢瑟福的行星模型的电子轨道是任 意的，是可以连续变化的．
• 2．电子由高能量状态跃迁到低能量状态时， 释放出的光子的频率可以是任意值吗？
• 【提示】 不可以．因各定态轨道的能量是 固定的，由hν＝Em－En可知，跃迁时释放出的光 子的频率，也是一系列固定值．
• 其能级公式En＝E1(n＝1，2，3…)其中E1代表 氢原子的基态的能级，即电子在离核最近的可能 轨道上运动时原子的能量值，E1＝－13.6 eV.n是 正整数，称为量子数．量子数n越大，表示能级越 高．
• (3)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．
• 3．跃迁
• 【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，能级越高，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．
高中物理课件-18.4玻尔的原子模型(精华版)
即hν＝Ｅm-Ｅn
反之，由低到高能级吸收能量。
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
两个能级Em和En
（ Em>En ）间跃 迁时发射（或吸
２
Ｅ２
收）光子的频率
可以由前后能级
的能量差决定：
１
Ｅ１
hn Em En
光子的发射和吸收
基 态
辐射光子
跃迁
吸收光子
激 发 态
AC
A、被氢原子吸收的光子的能量为h γ 1
B、被氢原子吸收的光子的能量为h γ 2
C、 γ 1= γ 2+ γ 3
D、被氢原子吸收的光子的能量为 h γ 1+ h γ 2+ h
γ3
例题5 在气体放电管中，用携带着能量 12.2eV的电子去轰击氢原子，试确定此时的氢 可能辐射的谱线的波长
例题6：有1200个都处于n=4能级的氢原子，最
A. E h
B.
Eh
C. E h c
c
c
D. E h c
例题3：欲使处于基态的氢原子被激发，下列 可行的措施是（ ACD ）
A.用10.２eV的光子照射 B.用11eV的光子照射 C.用14eV的光子照射 D.用11eV的电子碰撞
例4、如图所示为氢原子的能级图，若用能量
为12.75eV的光子去照射大量处于基态的氢原
2.左端数字1,2,3…为量子数；右边数字-13.6，3.4，表示该定态的能级（能量值）。
3.虚线代表无穷远处（既原子核对电子无影响， 两者库仑力为零），规定此处为零电势能点，且 原子的总能量为零。
4电. 势各能定E态p的的代能数量和值，：因为为电在子选绕无核穷运远动处的电动势能能Ek为和 零的情况下，各定态的电势能均为负值，且其大 小总大于同一定态的动能值，所以各定态能量值 均为负值.
反之，由低到高能级吸收能量。
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
两个能级Em和En
（ Em>En ）间跃 迁时发射（或吸
２
Ｅ２
收）光子的频率
可以由前后能级
的能量差决定：
１
Ｅ１
hn Em En
光子的发射和吸收
基 态
辐射光子
跃迁
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AC
A、被氢原子吸收的光子的能量为h γ 1
B、被氢原子吸收的光子的能量为h γ 2
C、 γ 1= γ 2+ γ 3
D、被氢原子吸收的光子的能量为 h γ 1+ h γ 2+ h
γ3
例题5 在气体放电管中，用携带着能量 12.2eV的电子去轰击氢原子，试确定此时的氢 可能辐射的谱线的波长
例题6：有1200个都处于n=4能级的氢原子，最
A. E h
B.
Eh
C. E h c
c
c
D. E h c
例题3：欲使处于基态的氢原子被激发，下列 可行的措施是（ ACD ）
A.用10.２eV的光子照射 B.用11eV的光子照射 C.用14eV的光子照射 D.用11eV的电子碰撞
例4、如图所示为氢原子的能级图，若用能量
为12.75eV的光子去照射大量处于基态的氢原
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3.虚线代表无穷远处（既原子核对电子无影响， 两者库仑力为零），规定此处为零电势能点，且 原子的总能量为零。
4电. 势各能定E态p的的代能数量和值，：因为为电在子选绕无核穷运远动处的电动势能能Ek为和 零的情况下，各定态的电势能均为负值，且其大 小总大于同一定态的动能值，所以各定态能量值 均为负值.
2019-2020学年高二物理人教版选修3-5课件第十八章4玻尔的原子模型
-17-
4 玻尔的原子模型
探究一
探究二
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解析:原子由能量为En的定态向低能级跃迁时,辐射的光子能量等 于能级差,与En不同,故A错误;电子沿某一轨道绕核运动,处于某一 定态,不向外辐射光子,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。
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2.下图为分立轨道示意图。
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分立轨道示意图 (1)电子的轨道有什么特点? (2)氢原子只有一个电子,电子在这些轨道间跃迁时会伴随什么现 象发生? 要点提示:(1)电子的轨道是不连续的,是量子化的。 (2)电子在轨道间跃迁时会吸收光子或放出光子。
-5-
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自我检测 1.思考辨析。 (1)氢原子吸收光子后,一定会从高能级向低能级跃迁。 ( ) 解析:原子吸收光子后能量增加,能级升高。 答案:× (2)我们在观察氢原子的光谱时,发现它只有几条分离的不连续的 亮线。 ( ) 解析:氢原子辐射的光子的能量是不连续的,所以对应的光的频 率也是不连续的,体现在光谱上是一些不连续的亮线。 答案:√
A.若氢原子由能量为En的定态向低能级跃迁时,氢原子要辐射的 光子能量为hν=En
B.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ν
C.一个氢原子中的电子从一个半径为Ra的轨道自发地直接跃迁 到另一半径为Rb的轨道,已知Ra>Rb,则此过程原子要辐射某一频率 的光子
高中物理 第十八章 原子结构 第4节 玻尔的原子模型学
4 玻尔的原子模型1．知道玻尔原子模型及能级、跃迁、激发态、基态等概念。
2．理解原子发射和吸收光子的频率与能级差的关系。
3．了解玻尔理论的成功之处和局限之处。
按照经典电磁理论的说法，只要给原子提供一定的能量，原子就会由低能量状态跃迁到高能量状态。
实际上对于某种元素的原子，只有吸收一些特定大小的能量原子才能从低能量状态向高能量状态跃迁，这是为什么呢？提示：原子只有吸收大小为两能级之差的能量才会发生跃迁。
1．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，但轨道不能是任意的，只有当半径的大小符合一定条件时，这样的轨道才是可能的。
也就是说，电子的轨道是________的。
电子在这些轨道上绕核的转动是稳定的，不产生______辐射。
(2)定态：电子在不同轨道上运动时能量是不同的，轨道的量子化势必对应着能量的量子化，这些量子化的能量值叫做______。
这些具有确定的能量稳定状态称为______，能量最低的状态叫做______。
也就是说，原子只能处在一系列________的能量状态中。
(3)频率条件：当电子从能量______的定态轨道跃迁到能量______的定态轨道时，会辐射出能量为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＝________。
反之会吸收光子。
思考：为什么原子光谱是线状谱？2．玻尔理论对氢原子光谱的解释(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＝E m－E n；巴耳末公式中的正整数n和2正好代表能级跃迁之前和之后的__________的量子数n和2。
并且理论上的计算和实验测量的______________符合得很好，同样，玻尔理论也很好地解释甚至预言了氢原子的其他谱线系。
(2)解释气体放电发光：气体放电管中的原子受到________________的撞击，有可能跃迁到激发态，激发态是不稳定的，会自发地向低能级跃迁，放出光子。
2017_2018学年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
[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，由玻尔假设可知选项 A、C 错，B 正确； 原子轨道半径越大，原子能量越大，选项 D 正确． [答案] BD
(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．
(1)若光子的能量大于处于某一定态的原子的 电离能，则可被吸收，多余的能量为电子的动能． (2)当一个氢原子从某一轨道向另一轨道跃迁时，可能的情况 只有一种，但大量的氢原子就会出现多种情况．
典型问题——原子的能量与能量变化 1．原子的能量包括电子绕核运动的动能和电子与核系统具有 的电势能． (1)电子的动能 电子绕核做圆周运动所需向心力由库仑力提供 ker22＝mvr2，故 Ekn＝12mv2n＝k2ern2.
氢原子的电离能Δ E＝0－(－13.6) eV＝13.6 eV<E＝20.69 eV. 所以用波长为 60 nm 的 X 射线照射可使处于基态的氢原子电 离，A 正确． 据 hν＝Em－En，得 Em1＝hν＋En＝10.2 eV＋(－13.6) eV＝ －3.4 eV. Em2＝11.0 eV＋(－13.6)eV＝－2.6 eV. Em3＝12.5 eV＋(－13.6)eV＝－1.1 eV.
2．(1)玻尔第一次提出了量子化的观念．( ) (2) 玻 尔 的 原 子 理 论 模 型 可 以 很 好 地 解 释 氦 原 子 的 光 谱 现 象．( ) (3)电子的实际运动并不具有确定的轨道．( ) 提示：(1)× (2)× (3)√
知识点一 对玻尔原子理论的理解 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)氢原子的电子最小轨道半径为 r1＝0.053 nm，其余轨道半 径满足 rn＝n2r1，式中 n 称为量子数，对应不同的轨道，只 能取正整数．
第十八章 第4节 玻尔的原子模型
一个轨道上。玻尔将这种现象叫做电子的跃迁。
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[典例] 氢原子在基态时轨道半径 r1＝0.53×10－10 m， 能量 E1＝－13.6 eV。求氢原子处于基态时：
(1)电子的动能； (2)原子的电势能； (3)用波长是多少的光照可使其电离？ (4)电 子 在 核 外 旋 转 的 等 效 电 流 (已 知 电 子质 量 m ＝ 9.1×10－31 kg)。
C．氢原子的电势能增大
D．原子的能级值增大
解析：根据玻尔理论可知，氢原子辐射光子后，应从离核较远的
轨道跃迁到离核较近的轨道，在此跃迁过程中，电场力对电子做
了正功，因而电势能应减小。另由经典电磁理论，电子绕核做匀
速圆周运动的向心力即为氢核对电子的库仑力：ker22＝mvr2，则 Ek ＝12mv2＝k2er2。可见，电子运动半径越小，其动能越大。再结合能
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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 。
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(4)等效的环形电流 I＝Te
由kre122＝mr12Tπ2 可得 T＝2π
mr13 ke2
所以 I＝Te＝2eπ2
mkr13，代入数据得 I＝1.05×10－3 A。
[ 答 案 ] (1)13.6 eV (2) － 27.2 eV (3)91.4 nm
(4)1.05×10－3 A
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第 十 八 章 原 子 结 构
(2)实物粒子和原子作用而使原子激发的情况 当实物粒子和原子相碰时，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动能大 于或等于原子某两定态能量之差，均可以使原子受激 发而向较高能级跃迁，但原子所吸收的能量仍不是任 意的，一定等于原子发生跃迁的两个能级间的能量差 ． 3．直接跃迁与间接跃迁 原子从一种能量状态跃迁到另一种能量状态时，有时 可能是直接跃迁，有时可能是间接跃迁．两种情况下 辐射(或吸收)光子的频率可能不同．
处于某激发态的氢原子，发射的光的谱线在可见光范围 内仅有2条，其颜色分别为( ) A．红、蓝－靛 B．黄、绿 C．红、紫 D．蓝－靛、紫
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图18－4－4
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第 十 八 章 原 子 结 构
解析：选A.由题表可知处于可见光范围的光子的能 量范围为1.61 eV～3.10 eV，处于某激发态的氢原子 能级跃迁时：E3－E2＝(3.40－1.51) eV＝1.89 eV，此 范围为红光．E4－E2＝(3.40－0.85) eV＝2.55 eV，此
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第 十 八 章 原 子 结 构
【点评】
在处理氢原子的辐射(或吸收)问题时，切
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记辐射(或吸收)的光子能量必须等于两个能级差，不
可能辐射(或吸收)两个能级差之外能量的光子；处于 高能量状态的氢原子可能向各个低能量状态跃迁而辐 射出若干可能频率的光子，因此画辐射跃迁图时要注 意各种可能的辐射．
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范围为蓝靛光，故本题正确选项为A.
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第 十 八 章 原 子 结 构
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第 十 八 章 原 子 结 构
2．原子跃迁条件与规律 原子的跃迁条件hν＝E初－E终适用于光子和原子作用 而使原子在各定态之间跃迁的情况，以下两种情况则 不受此条件限制． (1)光子和原子作用而使原子电离的情况 原子一旦电离，原子结构即被破坏，因而不再遵守有 关原子结构的理论．如基态氢原子的电离能为13.6 eV ，只要大于或等于13.6 eV的光子都能被基态的氢原子 吸收而发生电离，只不过入射光子的能量越大，原子 电离后产生的自由电子的动能越大．
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第 十 八 章 原 子 结 构
【解析】
玻尔假设的核心是原子定态概念的引入
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与能量跃迁学说的提出，也就是“量子化”的概念． 原子的不同能量状态与电子绕核运动时不同的圆轨
道相对应，是经典理论与量子化概念的结合，故正
确的选项是A、B、C. 【答案】 ABC
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第 十 八 章 原 子 结 构
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图18－4－1
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第 十 八 章 原 子 结 构
例如： 1＝－13.6 eV， 2＝－3.4 eV， 3＝－1.51 eV…， E E E E1 即 En＝ 2 ，n＝1,2,3…. n 3．原子的能级跃迁 原子从一个定态跃迁到另一个定态，它辐射或吸收一 定频率的光子，即 hν＝Em－En，从高能级向低能级 跃迁时辐射能量，反之吸收能量，辐射或吸收的能量 为两能级的能级差． 二、原子跃迁注意的几个问题 1．跃迁与电离 跃迁是指原子从一个定态到另一个定态的变化过程， 而电离则是指原子核外的电子获得一定能量挣脱原 子核的束缚成为自由电子的过程．
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图18－4－2
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第 十 八 章 原 子 结 构
【解析】 氢原子从n>2的某一能级跃迁到n＝2的能 级， 满足：hν＝En－E2＝2.55 eV， En＝hν＋E2＝－0.85 eV. 所以n＝4. 基态氢原子要跃迁到n＝4的 能级，应提供： ΔE＝E4－E1＝12.75 eV. 跃迁图如图18－4－3所示． 【答案】 见解析 图18－4－3
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第 十 八 章 原 子 结 构
一、玻尔原子理论的基本假设 1．轨道量子化 不连续 围绕原子核运动的电子轨道半径只能是某些_______、 分立的 _______数值，这种现象叫做轨道量子化． 2．能量量子化 状态 (1)定态：电子在不同的轨道对应不同的____，在这些 辐射能量 状态中尽管电子在做变速运动，却不向外________， 定态 在这些状态中原子是_____． (2)能量量子化：电子在不同轨道对应不同的状态，原 能量 子在不同的状态中具有不同的____，因轨道是量子化 量子化的 弗兰克—赫兹 的，所以原子的能量也是_________，____________实 验充分说明了这一点．
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第 十 八 章 原 子 结 构
1．(2010年深圳模拟)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．氢原子的能量增加 B．氢原子的能量减少 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 解析：选BD.氢原子的能级越高，核外电子离核越远， 故此过程是从高能级向低能级跃迁，要放出光子，从 而使原子的总能量减少．
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第 十 八 章 原 子 结 构
4．几个基本概念 (1)量子数：现代物理学认为原子的可能状态是 量子化的 量子数 ________，各状态的标号1,2,3,4，……，叫做______ ，一般用n表示． 最低 (2)基态：原子能量_____的状态． 高 (3)激发态：原子能量较____的状态(相对于基态)． (4)电离：原子丢失____的过程． 电子 二、玻尔理论对氢光谱的解释 原子从较高的能态向低能态跃迁时，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 射光谱只有一些分立的亮线．
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第 十 八 章 原 子 结 构
类型一
玻尔理论的理解
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例1 玻尔在他提出的原子模型中所作的假设有( ) A．原子处在具有一定能量的定态中，虽然电子做变 速运动，但不向外辐射能量 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
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第 十 八 章 原 子 结 构
三、玻尔模型的局限性 1．玻尔理论的成功之处 量子 玻尔理论第一次将_____观念引入原子领域． 跃迁 提出了定态和____的概念，成功解释了氢原子光谱的 实验规律． 2．玻尔理论的局限性 过多地保留了经典理论，即保留经典粒子的观念，把 电子的运动看做经典力学描述下的轨道运动． 3．电子云 坐标 原子中的电子没有确定的____值，我们只能描述电子 概率 在某个位置出现_____的多少，把电子这种概率分布用 疏密不同的点表示时，这种图像就像云雾一样分布在 原子核周围，故称电子云．
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第 十 八 章 原 子 结 构
能量值 (3)能级：把量子化的_______称为能级，其中能量最 激发态 低的状态叫做基态，其他的状态叫做_______．处于 基态 ____的原子最稳定． 3．跃迁条件 (1)跃迁：当电子由能量较高(较低)的定态轨道跳到能 量较低(较高)的定态轨道的过程． (2)电磁辐射：当电子在不同的定态轨道间跃迁时就会 光子 放出或吸收一定频率的______，光子的能量值为：hν Em－En ＝________ (其中h是普朗克常量，ν是光子的频率， Em是高能级能量，En是低能级能量)．
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类型二
第 十 八 章 原 子 结 构 例2
氢原子跃迁规律的应用
如图18－4－2所示，氢原子从n>2的某一能级
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跃迁到n＝2的能级，辐射出能量为2.55 eV的光子．问
最少要给基态的氢原子提供多少
电子伏特的能量，才能使它辐射 上述能量的光子？请在图中画出 获得该能量后的氢原子可能的辐 射跃迁图．