人教版高中物理选修3-5波尔的原子模型 名师公开课省级获奖课件(28张)

3．跃迁假设 当电子从能量较高的定态轨道(其能量记为 Em)跃迁到能量较低的 定态轨道(能量记为 En，m>n)时，会放出能量为 hν 的光子，该光子的 能量 hν＝Em－En，该式被称为频率条件，又称辐射条件．
二、玻尔理论对氢光谱的解释 1． 运用经典电磁学和经典力学的理论确定了氢原子的各个定态的 能量，并由此画出其能级图． 2．处于激发态的氢原子向能量较低的能级跃迁辐射出光子，辐射 光子的能量与实际符合的很好，由于能级是分立的，辐射光子的波长 也是分立的． 3．导出巴耳末公式，并从理论上算出里德伯常量 R 的值，并很好 地解释甚至预言了氢原子的其他谱线系．
问题探索 ◆想一想 问题 1 电子在核外的运动真的有固定轨道吗？玻尔理论中的轨 道量子化又如何解释？
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 处的几率大．
问题 2 玻尔理论很好地解释了氢原子的光谱而又有其局限性， 对我们有怎样的启示？
3 新课堂· 互动探究 知识点一 玻尔的原子结构假说 重点聚焦 1．轨道量子化与定态 轨道量子化：轨道半径只能是一些不连续的、分立的数值． 模型中保留了卢瑟福的核式结构．但他认为核外电子的轨道是不 连续的，它们只能在某些可能的、分立的轨道上运动，而不是像行星 或卫星那样，能量大小可以是任意的数值．例如，氢原子的电子最小 轨道半径为 r1＝0.053 nm，其余可能的轨道半径还有 0.212 nm、0.477 nm…不可能出现介于这些轨道之间的其他值．这样的轨道形式称为轨 道量子化．
新知预习 一、玻尔原子理论的基本假设 1．轨道假设 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．定态假设 当电子在不同轨道上运动时，原子处于不同的状态中，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．能量最低的状态叫做 基态，其他的能量状态叫做激发态．
三、玻尔模型的局限性 1．局限性：成功地解释了氢原子光谱的实验规律，但不能解释稍 微复杂一点的原子的光谱现象． 2．原因：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． 3．电子云：根据量子观念，核外电子的运动服从统计规律，而没 有固定的轨道，我们只能知道它们在核外某处出现的概率大小，画出 来的图象就像云雾一样，稠密的地方就是电子出现概率大的地方，把 它形象地称做电子云．
提示： 玻尔理论的成功之处在于引入了量子化观点，不再把电子的轨道 看做任意的，轨道是量子化的，能量是量子化的，但其局限性是由于 保留了经典的粒子观念和经典的规律．这给我们启示：微观领域具有 不同的运动规律，不能将粒子看做宏观的粒子模型，粒子某一时刻出 现在什么位置也没有确定的坐标，只能以在某处出现的概率表示.
【解析】 A、B、C 三项都是玻尔提出来的假设，其核心是原子 定态概念的引入与能级跃迁学说的提出，也就是“量子化”概念，原 子的不同能量状态与电子绕核运动不同的圆轨道相对应，是经典理论 与量子化概念的结合． 电子跃迁辐射的能量为 hν＝Em－En 与电子绕核 做的圆周运动无关，故 D 错． 【答案】 ABC
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【方法归纳】 (1)电子的轨道是一些不连续的分立的值，不同轨 道对应不同的能量值． (2)电子在可能的轨道上，不向外辐射能量，状态稳定，原子处于 一系列不连续的能量状态． (3) 原子从一种定态跃迁到另一种定态时要吸收或辐射一定频率 的光子．
跟踪练习 1．根据玻尔理论，下列关于氢原子的论述正确的是( ) 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 D．氢原子吸收光子后，将从高能级向低能级跃迁
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．
典例精析 (多选)玻尔在他提出的原子模型中所做的假设有( ) A．原子处于具有一定能量的定态中，虽然电子做加速运动，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
2．能量量子化：与轨道量子化对应的能量不连续的现象． 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． 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，这样的能量形式称为能量量子化．
3．频率条件 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，光子的频率由这两种定态的能量差决 定，即 hν＝E2－E1. 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“跳迁”到另一个轨道上．玻尔 将这种现象称作电子的跃迁． 总而言之：根据玻尔的原子理论假设，电子只能在某些可能轨道 上运动，电子在这些轨道上运动时不辐射能量，处于定态．只有电子 从一条轨道跃迁到另一条轨道上时才辐射能量，辐射的能量是一份一 份的，等于这两个定态的能量差．这就是玻尔理论的主要内容．
【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；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；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． 【答案】 C