第十八章第四节玻尔的原子模型

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第 十 八 章 原 子 结 构 2．(2010年高考重庆理综卷)氢原子部分能级的示意图 如图18－4－4所示．不同色光的光子能量如下表所示.
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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)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．
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第 十 八 章 原 子 结 构
4．一个原子和一群原子 氢原子核外只有一个电子， 这个电子在某个时刻只能处在某 一个可能的轨道上，在某段时间内，由某一轨道跃迁到另一 个轨道时，可能的情况只有一种，但是如果容器中盛有大量 的氢原子， 这些原子的核外电子跃迁时就会有各种情况出现 了．即：一群氢原子处于量子数为 n 的激发态时，可能辐射 nn－1 出的光谱条数为 N＝ ＝C2 ，而一个氢原子处于量子 n 2 数为 n 的激发态上时，最多可辐射出 n－1 条光谱线． 5．跃迁时电子动能、原子势能与原子能量的变化 当轨道半径减小时，库仑引力做正功，原子的电势能 Ep 减 小，电子动能增大，原子能量减小向外辐射能量．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，从外界吸收能量．
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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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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．
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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
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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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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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
【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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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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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
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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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 一、玻尔氢原子理论 1．轨道量子化 围绕原子核运动的电子轨道半径只能是某些分立的数 值，这种现象叫轨道量子化，例如：r1＝0.053 nm，r2 ＝0.212 nm，r3＝0.477 nm…，即rn＝n2r1，n＝1,2,3， …如图18－4－1所示． 2．定态及原子能量量子化 不同的电子轨道对应着不同的原子状态，在这些状态 中不向外辐射能量，这就是定态．原子在不同的定态 中具有不同的能量，能量是量子化的．
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第四节 玻尔的原子模型
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第 十 八 章 原 子 结 构
课 标 定 位
学习目标：1.知道玻尔原子理论的基本假设． 2．知道能级、能级跃迁，会计算原子能级跃迁 时辐射或吸收光子的能量． 3．知道玻尔对氢光谱的解释以及玻尔理论的局 限性． 重点难点：1.玻尔原子理论的基本假设． 2．会计算原子能级跃迁时辐射或吸收光子的能 量． 易错问题：1.电子与原子碰撞发生能级跃迁时 ，误认为电子的能量必须等于能级之差． 2．对能级跃迁与电离的区别认识不清．
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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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
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．