玻尔的原子模型讲解
19-20版：18.4 玻尔的原子模型（创新设计）
第4节 玻尔的原子模型 学习目标核心提炼 1.知道玻尔原子理论的基本假设的主要内容。
1个模型——玻尔的原子模型 1个应用——玻尔理论对氢光谱的解释 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。
一、玻尔原子理论的基本假设阅读教材第57～58页内容，知道玻尔理论基本假设的主要内容，了解能级、跃迁、能量量子化以及基态、激发态等概念。
1.轨道量子化(1)原子中的电子在库仑引力的作用下，绕原子核做圆周运动。
(2)电子运行轨道的半径不是任意的，也就是说电子的轨道是B(A.连续变化 B.量子化)的。
(3)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(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。
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(能量记为E n ，m >n )时，会放出能量为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＝E m －E n ，该式被称为频率条件，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，吸收的光子能量同样由频率条件决定。
思考判断(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。
()答案(1)×(2)√(3)×二、玻尔理论对氢光谱的解释阅读教材第58～59页内容，能用玻尔原子理论解释氢原子光谱。
1.氢原子的能级图(如图1)图12.解释巴耳末公式(1)按照玻尔理论，原子从高能级(如从E3)跃迁到低能级(如到E2)时辐射的光子的能量为hν＝E3－E2。
简述玻尔原子模型的基本内容。 物理与人类文明
玻尔原子模型是丹麦物理学家尼尔斯·玻尔于1913年提出的原子结构模型。
该模型是基于量子理论的第一个成功应用，对于解释氢原子的光谱线具有重要意义。
下面将从以下几个方面来介绍玻尔原子模型的基本内容。
一、玻尔原子模型的提出背景在19世纪末20世纪初，原子结构的研究成为物理学和化学的重点之一。
在那个时期，科学家们已经知道原子是由电子和原子核组成的，但是对于电子在原子中的运动规律却一直未能得到合理的解释。
直到1913年，玻尔提出了玻尔原子模型，为解释氢原子光谱线的规律性提供了合理的解释。
二、玻尔原子模型的基本假设1. 电子围绕原子核做定态运动，即电子在特定半径轨道上运动，且不会自发辐射能量而坠落到核中。
2. 电子在轨道上的运动状态是量子化的，即电子的能量是离散的，不会连续变化。
3. 电子在轨道上的能量和角动量均要满足一定的条件，这些条件被称为量子条件。
三、玻尔原子模型的主要结论1. 玻尔根据量子条件推导出了氢原子光谱线的公式，该公式成功地解释了氢原子光谱线的频率和波长，这对后来的原子光谱研究起到了重要的指导作用。
2. 玻尔模型的成功推导证实了原子结构的量子化特性，为后来量子力学的发展奠定了基础。
3. 玻尔模型预言了原子光谱线的频率中存在着一些禁止区域，这对后来的原子内电子跃迁规律的研究也具有一定的指导意义。
四、玻尔原子模型的意义和影响1. 玻尔原子模型是第一个成功应用量子理论的物理模型，它的提出开启了原子物理学的新纪元。
2. 玻尔原子模型的成功解释了氢原子光谱线的规律性，为后来的原子光谱研究提供了理论支持，对于研究原子内部结构具有重要意义。
3. 玻尔原子模型的提出对量子力学的发展起到了催化作用，为后来的量子力学的建立和发展奠定了基础。
五、结语玻尔原子模型的提出不仅在当时引起了广泛的关注和讨论，而且对于后来的原子物理学和量子力学的发展产生了深远的影响。
玻尔原子模型的成功应用开启了原子物理学和量子力学的新时代，为后来的科学研究提供了重要的理论基础。
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
玻尔原子模型及其应用
玻尔原子模型及其应用“如今，电子在我们的日常生活中发挥着至关重要的作用。
然而，我们真正理解它们的运作方式吗？今天我们将探讨的主题是玻尔原子模型以及它在电子学中的应用。
”一、玻尔原子模型的简介玻尔原子模型是一个早期的原子模型，由丹麦物理学家尼尔斯·玻尔在1913年发表。
这个模型在解释原子中电子的行为方面提供了新的见解。
在玻尔原子模型中，电子被描述为绕着原子核旋转的球。
不同于传统的物理学模型，玻尔模型显示出具有不连续的能级跳跃。
当电子向下跃至低能级时，它们会释放出能量，反之亦然。
这种模型对其它物理学问题的解决具有重要的意义。
二、玻尔原子模型的应用1. 原子结构的解释玻尔原子模型为科学家提供了关于离子、原子和分子之间结构的有用信息。
这种模型有助于科学家更好地理解原子中电子的情况，并描述了原子内部的碰撞过程。
2. 能量转化玻尔原子模型的另一个应用领域是能量转化。
该模型表明，电子在原子中运动时会放出和吸收能量。
这种能量转化在许多方面都是至关重要的，包括电力生产和电子设备的设计。
3. 电子学玻尔原子模型在电子学中具有广泛的应用。
例如，固态电子学中的晶体管就是基于该模型设计的。
高功能电子设备的设计还包括对电子能级跳跃的理解。
三、玻尔原子模型的发展虽然玻尔原子模型在其初期的科学研究中起到了重要作用，但后来发现，这个模型还有许多不足之处。
今天，我们已知原子不仅仅是由单一的电子组成的，而是包括了更多的子粒子。
此外，电子运行速度也不会永远保持不变。
然而，玻尔原子模型仍被用于许多现代科学应用领域，包括化学、晶体学和物理学。
四、结论总之，玻尔原子模型为科学家提供了一种有用的方法来理解原子和电子的行为。
当我们在使用电子设备、研究原子结构时，玻尔原子模型的基本概念始终是值得探讨的。
深入了解该模型背后的理论，有助于我们更好地理解世界的运作方式。
18.4玻尔的原子模型
3、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 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
2、下面关于玻尔理论的解释中，不正确的说法 是 （ C）
A、原子只能处于一系列不连续的状态中， 每个状态都对应一定的能量 B、原子中，虽然核外电子不断做加速运动， 但只要能量状态不改变，就不会向外辐射能量 C、原子从一种定态跃迁到另一种定态时， 一定要辐射一定频率的光子
D、原子的每一个能量状态都对应一个电子 轨道，并且这些轨道是不连续的
5.电子在某处单位体积内出现的概率——电 子云(演示1.演，正确的是（ ACD）
A、继承了卢瑟福的原子模型，但对原子能 量和电子轨道引入了量子化假设
B、对经典电磁理论中关于“做加速运动的 电荷要辐射电磁波”的观点表示赞同 C、用能量转化与守恒建立了原子发光频率 与原子能量变化之间的定量关系 D、玻尔的两个公式是在他的理论基础上利 用经典电磁理论和牛顿力学计算出来的
二、氢原子的能级图（演示）
n
∞ －－－－－－－－－－－－－－－
E/eV
0 eV -0.54 -0.85
５ ４ ３ ２
-1.51 -3.4
E1= -13.6eV
１ -13.6
轨道半径： 能 量：
rn=n r
1
2
1
En n2 E1 （n=1,2,3……)
帕邢系 巴耳末系
赖曼系 氢原子的能级图
三、能级：
18.4波尔的量子模型概述
2015.10选考 ABD
2016.4选考 BC
2016.10选考
BCD
3. 欲使处于基态的氢原子被激发，下列可行的措施是
( AC
)
A. 用 10.2 eV 的光子照射 B. 用 11 eV 的光子照射 C. 用 14 eV 的光子照射
4. 如图所示为氢原子的能级图，若用能量为 12.75 eV 的 光子去照射大量处于基态的氢原子，则 ( AD ) A. 氢原子能从基态跃迁到 n = 4 的激发态上去 B. 有的氢原子能从基态跃迁到 n = 3 的激发态上去
能是某些不连续（分立）的数值。
4 3 2 1
（1）如氢原子电子的可能轨道r半经： ) rn＝n2r1 (n＝1, 2 , 3 … r1＝0.053nm r2 ＝ 0.212nm
n叫量子数 n=1表示电子轨道1
（2）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、能量量子化假设 : 电子在不同的轨道运动对应着 不同的状态，原子在不同的状 n 量子数 E /eV 态中具有不同的能量，即能量 ∞ Ｅ ∞ 是量子化的
18.4玻尔的原子模型
卢瑟福模型的困难
卢瑟福核式模型无法解释原子的稳定性和 氢原子光谱的分立特征(线关谱）
核外电子绕核运动 辐射电磁波 电子轨道半径连续变小
原子不稳定 辐射电磁波频光谱是线状谱
原子核式结构模型与经典电磁理论的矛盾
一、玻尔的原子模型 1、轨道量子化假设: 围绕原子核运动的电子轨道半径只
氢原子能级图
n ∞ 5 4 3 2 量子数 E /eV
Ｅ∞ =0 Ｅ５ =-0.54 Ｅ４ =-0.85 Ｅ３=-1.51 Ｅ２=-3.4
取 n= 时的能量为 0,其他的能级能量均为 负
玻尔模型解析
玻尔模型解析玻尔模型是物理学家尼尔斯·玻尔在1913年提出的，该模型用于解释原子中电子的行为和电子能级的排布。
它被认为是理解和描述原子结构的一种简化模型。
本文将对玻尔模型的原理和应用进行详细解析。
一、玻尔模型的原理玻尔模型基于下面几个假设：1. 氢原子中的电子绕着原子核作圆周运动，类似于一个行星绕着太阳运行。
这种运动被称为量子化运动，即只能存在特定的能量级别。
2. 电子在特定轨道上运动时，不会辐射出能量。
只有当电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时，才会吸收或辐射能量。
3. 电子只能处于特定的能级，不会停留在能级之间的状态。
根据这些假设，玻尔模型可以推导出以下几个关键结论：1. 电子的能级与距离原子核的距离相关。
能级越高，距离核心的距离越远。
2. 跃迁时，电子会吸收或放出特定能量的光子。
吸收的光子能量与跃迁前后的能级差相关。
3. 能级越高，电子的能量越大，光子的频率越高。
二、玻尔模型的应用玻尔模型的提出对原子物理学的发展起到了重要作用。
它的应用主要包括以下几个方面：1. 解释氢光谱根据玻尔模型，氢原子的电子处于特定的能级，当电子从一个能级跃迁到另一个能级时，会放出特定频率的光子。
这就解释了氢光谱中的发射线为何是不连续的，每条发射线对应着一个特定的能级差。
2. 描述原子结构玻尔模型将原子中的电子比作行星绕太阳运行，这种图像有助于人们形象地理解原子结构。
通过描述电子的分布和能级，可以更好地解释化学反应和分子的形成。
3. 基础教学工具玻尔模型作为原子结构的简化模型被广泛应用于物理和化学的教学中。
它为学生提供了一个更容易理解的框架，并为他们进一步学习原子结构的复杂理论打下基础。
综上所述，玻尔模型是理解原子结构和描述电子行为的一种简化模型。
它通过将原子中的电子比作绕核的行星，解释了实验中观察到的现象，并为进一步研究原子物理学提供了基础。
尽管玻尔模型在解释较为简单的系统中有效，但随着科学技术的进展，我们已经发现了更为复杂的原子结构和电子行为，这使得玻尔模型在现代物理学中的应用受到了一定的限制。
高中物理选修3-5-玻尔的原子模型
玻尔的原子模型知识集结知识元玻尔的原子模型知识讲解玻尔的原子模型1．玻尔原子模型玻尔认为，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；不同的轨道对应着不同的状态，在这些状态中，尽管电子在做变速运动，却不辐射能量，因此这些状态是稳定的；原子在不同的状态中具有不同的能量，所以原子的能量也是量子化的．将以上内容进行归纳，玻尔理论有三个要点：（1）原子只能处于一系列的不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的．电子虽然绕核旋转，但并不向外辐射能量，这些状态叫定态．可见，电子如果从一个轨道到另一个轨道，不是以螺旋线的形状改变半径大小的，而是从一个轨道上“跳跃”到另一个轨道上，玻尔将这种现象称为跃迁．2．能级在玻尔模型中，原子的可能状态是不连续的，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．各状态的标号1，2，3，……，叫做量子数，通常用n表示．能量最低的状态叫做基态，其他状态叫做激发态，基态和各激发态的能量分别用表示．（1）氢原子的能级．对氢原子而言，核外的一个电子绕核运行时，若半径不同，则对应着的原子能量也不同，若使原子电离，外界必须对原子做功，使电子摆脱它与原子核之间的库仑力的束缚，所以原子电离后的能量比原子其他状态的能量都高．我们把原子电离后的能量记为0，即选取电子离核处于无穷远处时氢原子的能量为零，则其他状态下的能量值就是负的．（2）能级图．氢原子的能级图如图所示．注意：①由能级图可知，由于电子的轨道半径不同，氢原子的能级不连续，这种现象叫能量量子化．②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原子从基态跃迁到激发态时要吸收能量，而从激发态跃迁到基态则以光子的形式向外放出能量．无论是吸收能量还是放出能量，这个能量值不是任意的，而是等于原子发生跃迁的这两个能级问的能量差．Δx=hν，ν为发出光子的频率．④n=1对应于基态，n趋于无穷大，对应于原子的电离．3．光子的发射和吸收（1）能级的跃迁．根据玻尔模型，原子只能处于一系列的不连续的能量状态中，这些状态分基态和激发态两种．其中原子在基态时是稳定的，原子在激发态时是不稳定的，当原子处于激发态时会自发地向较低能级跃迁，经过一次或几次跃迁到达基态．注意：①原子能级跃迁时，处于激发态的原子可能经过一次跃迁回到基态；也可能由较高能级的激发态先跃迁到较低能级的激发态，最后回到基态．一个原子由较高能级回到基态，到底发生了几次跃迁，是不确定的．②物质中含有大量的原子，各个原子的跃迁方式也是不统一的．有的原子可能经过一次跃迁就回到基态，而有的原子可能经过几次跃迁才回到基态．（2）光子的发射．由上式可以看出，能级的能量差越大，放出光子的频率就越高．（3）光子的吸收．注意：由于原子的能级是一系列不连续的值，则任意两个能级差也是不连续的，故原子只能发射一些特定频率的光子，同样也只能吸收一些特定频率的光子．但是，当光子能量足够大时，如光子能量E≥13.6e V时，则处于基态的氢原子仍能吸收此光子并发生电离．4．氢原子核外电子绕核运动的轨道与其能量对应关系在氢原子中，电子围绕原子核运动，如将电子的运动轨道看做半径为r的圆周，则原子核与电子之间的库仑力为电子做匀速圆周运动所需的向心力，那么由库仑定律和牛顿第二定律，有，①电子的动能为；②电子在半径为r的轨道上所具有的电势能为；③原子的总能量就是电子的动能和电势能的代数和，即．④注意：比较可得：例题精讲玻尔的原子模型例1.如图是氢原子的能级示意图。
波尔的原子模型课件
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＝nn2－1＝C2n.
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．
A．氢原子从 n＝2 跃迁到 n＝1 的能级时， 辐射光的波长大于 656 nm B．用波长为 325 nm 的光照射，可使氢 原子从 n＝1 跃迁到 n＝2 的能级 C．一群处于 n＝3 能级上的氢原子向低 能级跃迁时最多产生 3 种谱线 D．用波长为 633 nm 的光照射，不能 使氢原子从 n＝2 跃迁到 n＝3 的能级
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
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．
解释玻尔的原子能级模型
解释玻尔的原子能级模型玻尔的原子能级模型是为了解释原子的线谱现象而提出的，该模型提出了原子中电子的能级和跃迁规则，并揭示了电子在原子中的轨道运动特征。
这一模型对于揭示原子结构和电子行为具有重要意义，而且也为量子力学的发展奠定了基础。
玻尔的原子能级模型最早于1913年提出，他模型的基本假设是：1.电子只能在特定的能级上运动；2.电子在不同能级之间的跃迁是具有能量差的光子的发射或吸收过程；3.在运动轨道上的电子不会辐射能量。
根据这些假设，玻尔做出了以下推论：1.电子的能级：根据赝离心力和库仑引力的平衡关系，玻尔得出电子的能级是量子化的，即只能存在于特定的能级上。
电子能级从低到高分别记为K、L、M、N等，对应不同的主量子数n。
其中n=1的能级最低，对应基态；n=2的能级次之，为第一激发态；以此类推。
2.能级间的跃迁：当电子从低能级向高能级跃迁时，必须吸收一定能量，产生发射谱线；而当电子从高能级向低能级跃迁时，释放出一定的能量，产生吸收谱线。
这解释了实验观察到的线谱现象。
3.能级间的能量差：玻尔利用经典力学的方法推导出了能级间的能量差公式：E = -13.6/n² eV，其中E为能量差，n为主量子数。
这一公式被称为玻尔能级公式，能够解释氢原子光谱中的巴尔末线系的频率。
4.稳定轨道：玻尔假设电子只能在特定的轨道上运动，而且这些轨道是稳定的。
玻尔的模型认为，当电子在能级间跃迁时，电子会离开原轨道，跃迁结束后会回到原轨道，从而保证了能级的稳定性。
玻尔的原子能级模型虽然得出了一些重要结论，但也存在一些问题：1.仅适用于氢原子：玻尔的模型只能解释氢原子光谱，无法应用于其他原子。
其他原子光谱的线数目与跃迁规则无法用该模型解释。
2.忽略了波动性：玻尔的模型将电子看作粒子，并忽略了波动性。
然而，根据后来的量子力学理论，电子不仅具有粒子性，还具有波动性，这一点在玻尔的模型中没有得到很好的解释。
3.无法解释轨道形状：玻尔模型没有提供关于轨道形状和电子运动路径的明确信息。
《玻尔的原子模型》 说课稿
《玻尔的原子模型》说课稿尊敬的各位评委老师：大家好！今天我说课的题目是《玻尔的原子模型》。
下面我将从教材分析、学情分析、教学目标、教学重难点、教法与学法、教学过程以及教学反思这几个方面来展开我的说课。
一、教材分析本节课是人教版高中物理选修 3-5 第十八章第四节的内容。
在此之前，学生已经学习了卢瑟福的原子核式结构模型，对原子的结构有了初步的认识。
而玻尔的原子模型则是在卢瑟福模型的基础上，引入了量子化的概念，成功地解释了氢原子的光谱现象，为量子力学的发展奠定了基础。
本节课的内容不仅是对原子结构认识的深化，也为后续学习物质的波粒二象性等内容做好了铺垫，在整个高中物理知识体系中具有承上启下的重要作用。
二、学情分析学生在学习本节课之前，已经具备了一定的原子结构知识和逻辑思维能力。
但是，量子化的概念对于学生来说较为抽象，理解起来可能会有一定的困难。
此外，学生对于微观世界的认知还比较有限，需要通过形象的比喻和实例来帮助他们理解。
三、教学目标1、知识与技能目标（1）了解玻尔原子模型的基本假设。
（2）理解氢原子的能级结构以及跃迁规律。
（3）能够运用玻尔原子模型解释氢原子的光谱现象。
2、过程与方法目标（1）通过对玻尔原子模型的学习，培养学生的抽象思维能力和逻辑推理能力。
（2）通过对氢原子光谱的分析，培养学生的观察能力和分析解决问题的能力。
3、情感态度与价值观目标（1）让学生感受科学家在探索微观世界过程中的创新精神和科学态度。
（2）激发学生对物理学的兴趣，培养学生勇于探索未知世界的科学精神。
四、教学重难点1、教学重点（1）玻尔原子模型的基本假设。
（2）氢原子的能级结构和跃迁规律。
2、教学难点（1）对玻尔原子模型中量子化概念的理解。
（2）运用玻尔原子模型解释氢原子的光谱现象。
五、教法与学法1、教法（1）讲授法：讲解玻尔原子模型的基本假设和能级结构等重点知识，使学生对新知识有初步的了解。
（2）问题引导法：通过设置问题，引导学生思考和探究，培养学生的思维能力。
玻尔的原子模型
3、轨道量子化假设：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， 因此电子的可能轨道的分布也是不连续的。（针对原子 核式模型提出，是能级假设的补充）
二、玻尔根据经典电磁理论和牛顿
力学计算出氢原子的电子的各条可能
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.
IA (uA)
e c a
d b
o
o
V1 V2
V3 V4
V5
V6
图2-2-4 夫兰克—赫兹管的IA～VG2K曲线
VG2K
4. 玻尔理论的局限性
●
玻尔理论虽然把量子理论引入原子领域，提
出定态和跃迁概念，成功解释了氢原子光谱，
B、对经典电磁理论中关于“做加速运动的 电荷要辐射电磁波”的观点表示赞同
C、用能量转化与守恒建立了原子发光频率 与原子能量变化之间的定量关系
D、玻尔的两个公式是在他的理论基础上利 用经典电磁理论和牛顿力学计算出来的
2、下面关于玻尔理论的解释中，不正确的说法
是（ C
）
A、原子只能处于一系列不连续的状态中， 每个状态都对应一定的能量
程中（ C ）
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、原子要吸玻尔理论
仍然以经典理论为基础。如粒子的观念和轨道。
● 量子化条件的引进没有适当的理论解释。
5.电子在某处单位体积内出现的 概率——电子云(演示1.演示2)
练习：
1、对玻尔理论的下列说法中，正确的是 ACD
（
）
A、继承了卢瑟福的原子模型，但对原子能 量和电子轨道引入了量子化假设
《玻尔原子模型》 讲义
《玻尔原子模型》讲义在探索原子结构的漫长历程中，玻尔原子模型的出现具有划时代的意义。
它为我们理解原子的行为和特性提供了重要的理论基础。
要了解玻尔原子模型，首先得回顾一下在此之前的一些原子理论。
在 19 世纪末，汤姆逊提出了“枣糕模型”，认为原子就像一个均匀分布正电荷的球体，电子如同枣子镶嵌在其中。
但这个模型很快就被新的实验现象所挑战。
随后，卢瑟福通过著名的α粒子散射实验，发现原子的大部分质量和正电荷都集中在一个很小的核心，即原子核，而电子则围绕着原子核运动。
这就是卢瑟福的原子模型。
然而，这个模型存在一个严重的问题，根据经典电磁理论，电子在绕核运动时会不断辐射能量，导致轨道半径不断缩小，最终会坠毁在原子核上。
但实际上，原子是稳定存在的。
正是在这样的背景下，玻尔提出了他的原子模型。
玻尔原子模型有几个关键的假设和特点。
其一，定态假设。
玻尔认为，原子中的电子只能在一些特定的、分立的轨道上运动，这些轨道具有固定的能量，处于这些轨道上的电子不会辐射或吸收能量，处于稳定状态。
其二，跃迁假设。
当电子从一个能量较高的定态轨道跃迁到一个能量较低的定态轨道时，会以光子的形式释放出能量，反之，从低能态跃迁到高能态则会吸收光子。
其三，角动量量子化假设。
电子绕核运动的角动量只能是某个基本值的整数倍。
通过这些假设，玻尔成功地解释了氢原子光谱的规律性。
氢原子光谱中的谱线并不是连续的，而是分立的、线状的。
玻尔原子模型能够很好地解释这些谱线的产生和频率。
让我们通过具体的例子来更深入地理解。
比如氢原子，当电子从高能级跃迁到低能级时，释放出的光子能量等于两个能级的能量差。
根据普朗克的能量公式 E ＝hν（其中 E 是能量，h 是普朗克常量，ν 是光子的频率），我们可以计算出相应光子的频率，从而与实验观测到的氢原子光谱线相对应。
然而，玻尔原子模型也有其局限性。
它虽然能够成功地解释氢原子的光谱现象，但对于更复杂的原子，其准确性就大打折扣。
18.4玻尔的原子模型课件
2019/10/18
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之间的加速电压 电子
VG1K及与第二栅极G2之间 汞原子 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
2019/10/18
夫兰克—赫兹实验的历史背景及意义：
1911年，卢瑟福根据α粒子散射实验，提出了原子核式 结构模型。1913年，玻尔将普朗克量子假说运用到原子核 式结构模型，建立了与经典理论相违背的两个重要概念： 原子定态能级和能级跃迁概念。电子在能级之间跃迁时伴 随电磁波的吸收和发射，电磁波频率的大小取决于原子所 处两定态能级间的能量差。随着英国物理学家埃万斯对光 谱的研究，玻尔理论被确立。但是任何重要的物理规律都 必须得到至少两种独立的实验方法的验证。随后，在1914 年，德国科学家夫兰克和他的助手赫兹采用电子与稀薄气 体中原子碰撞的方法(与光谱研究相独立)，简单而巧妙地 直接证实了原子能级的存在，从而为玻尔原子理论提供了 有力的证据。
● 量子化条件的引进没有适当的理论解释。
5.电子在某处单位体积内出现的概率——电子 云(演示1.演示2)
2019/10/18
练习：
1、对玻尔理论的下列说法中，正确的是（ AC）D
A、继承了卢瑟福的原子模型，但对原子能量 和电子轨道引入了量子化假设
B、对经典电磁理论中关于“做加速运动的电 荷要辐射电磁波”的观点表示赞同
动时的能量，n是正整数，叫量子数。(能量级模拟演示）
2019/10/18
帕邢系 巴耳末系
玻尔的原子模型
设汞原子的基态能量为E0，第一激发态的能量为E1，初速为零 的电子在电位差为U的加速电场作用下，获得能量为eU，具有这种 能量的电子与汞原子发生碰撞，当电子能量eU<E1-E0时，电子能量 几乎不损失。如果eU≥E1-E0=ΔE，则汞原子从电子中取得能量ΔE， 而由基态跃迁到第一激发态，ΔE=eUC。相应的电位差UC即为汞原子 的第一激发电位。 在实验中，逐渐增加UG2K，由电流计读出板极电流IA，得到如 下图所示的变化曲线. IA (uA)
说明：
（1）这里的能量指总能量(即E=Ek+Ep) （2）这里的电势能Ep＜0，原因是规定了 无限远处的电势能为零。这样越是里面轨 道电势能越少，负得越多。 例如：E1=-13.6eV 实际上，其中 Ek1=13.6eV，Ep1=-27.2eV。
（3）能级与能级图：氢原子的各个定态的能量值，叫
它的能级。 基态和激发态： 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， 这个定态叫基 态；除基态以 外的能量较高 的其他能级， 叫做激发态。
hv En Em
(h为普朗克常数)
本实验中是利用一定能量的电子与原子碰撞交换能 量而实现，并满足能量选择定则：
eU En Em
(U为激发电位)
弗兰克—赫兹实验
弗兰克-赫兹实验玻璃容器充以需测量的气体，本实 验用的是汞。电子由阴级K发出，K与栅极G之间有加速 电场，G与接收极A之间有减速电场。当电子在KG空间经 过加速、碰撞后，进入KG空间时，能量足以冲过减速电 场，就成为电流计的电流。
1925年，由于他二人的卓越贡献，他们获得 了当年的诺贝尔物理学奖（1926年于德国洛丁 根补发）。弗兰克-赫兹实验至今仍是探索原 子内部结构的主要手段之一。所以，在近代物 理实验中，仍把它作为传统的经典实验。
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注意：En为负值
1
-13.6
一个微观粒子能量为12.2eV，与处于基态的氢原 子碰撞，结果如何？
实物粒子使原子跃迁:
E E E 粒子 m n
n 量子数 ∞ E /eV 0
粒子能量可以全部或部分被吸收
多余的能量是粒子剩余的能量
使原子电离
即： E E E E E n 粒 子 粒子 n
2、下面关于玻尔理论的解释中，不正确的说法 是（ C ）
A、原子只能处于一系列不连续的状态中，每 个状态都对应一定的能量 B、原子中，虽然核外电子不断做加速运动， 但只要能量状态不改变，就不会向外辐射能量 C、原子从一种定态跃迁到另一种定态时，一 定要辐射一定频率的光子 D、原子的每一个能量状态都对应一个电子轨 道，并且这些轨道是不连续的
3、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
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
激 发 态
２
巴耳末系
基态
１
-13.6
要使处于基态的氢原子从基态跃迁到n=4激发态， 则照射光的频率应为多少？ 频率高一点可以吗？
光子使原子跃迁:
n 量子数 E /eV 0 -0.54 -0.85 -1.51 -3.4
hv E E m n
光子的能量只有等于能级差 时，才能被吸收
∞ 5 4 3 2
1
-13.6
分别能量为2eV、10eV的光子照射处于n=2激 发态的氢原子，结果如何？
电离：
hv E E n
即： hv E n
n ∞ 5 4 3 2
量子数
E /eV
0
-0.54 -0.85 -1.51 -3.4
电离后电子剩余动能为：
hv E E hv E n k n
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
同时又应用了“粒子、 轨道”等经典概念和
观念
有关牛顿力学规律
量子化条件的引进没有 适当的理论解释。
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
怎样修改玻尔模型？
D、是一系列不连续的特定值
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 ） 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
原子在不同的轨道上 运动时，原子处于不同 的状态．玻尔指出，原 子的不同的状态中具有 不同的能量，所以原子 的能量也量子化的.
v r
m
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 子 数
E５ E４ E３
E２
2
激 发 态
5 4 3 2
-0.54 -0.85 -1.51 -3.4
逸出电子的动能：
E E E k n 粒 子
1
-13.6
阅读教材P58-P59，讨论回答以下问题
问题1：气体导电发光机理是什么？ 问题2：试解释原子光谱为什么是线状光谱？ 问题3：不同元素的原子为什么具有不同的特
征谱线？
三、玻尔模型的局限性
原子光谱是 不连续的线状谱
玻尔的原子模型
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。
玻尔
•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
经 典 理 论 认 为 事 实
电子绕核运动将不 断向外辐射电磁波，电 子损失了能量，其轨道 半径不断缩小，最终落 在原子核上,而使原子变 得不稳定．
r
v e F
+
e
e
e +
经 典 理 论 认 为 事 实
由于电子轨道的 变化是连续的，辐射 电磁波的频率等于绕 核运动的频率，连续 变化，原子光谱应该 是连续光谱
n
氢 原 子 能 级
∞
4 3 2
E/eV 0 -0.85 -1.51
-3.4
r nr n= 1
1 E n= 2 E 1 n ( E 1 = 1 3 . 6 e V )
2
1
-13.6
n = 1 , 2 , 3
氢原子的能级图Βιβλιοθήκη ５ ４ ３E/eV n ∞－－－－－－－－－－－－－－－－－ 0 eV
-0.54 -0.85 -1.51 -3.4
3
2
v
1
m
r
轨道图
1
E１ — 基态
Em
v
原子从Em能级跃迁到En 能级（ Em>En ）时，会放 出能量为hv的光子，其能 量由前后能级差决定：
h E E m n
光子的发射和吸收
低 能 级
吸收光子
跃迁
辐射光子
高 能 级
h E E m n
二、玻尔理论对氢光谱的解释
玻尔从上述假设出发，利用经典理论和 量子理论结合，计算出了氢的电子的轨道半 径和对应的能量值（能级）．
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
电子在某处单位体积内出现的概率—— 电子云
一群原子从n能级跃迁，可能的光子频率有几种？
C
2 n
n
∞
一个氢原子处于n的激发态 1、它可能向外辐射几种频 率的光子？ 2、它最多向外辐射的光子 数为多少？
量子数
E /eV
0 -0.54 -0.85 -1.51 -3.4
5 4 3
2
1
-13.6
1、对玻尔理论的下列说法中，正确的是（ ） ABCD A、继承了卢瑟福的原子模型，但对原子能量 和电子轨道引入了量子化假设 B、对经典电磁理论中关于“做加速运动的电 荷要辐射电磁波”的观点提出了异议 C、用能量转化与守恒建立了原子发光频率与 原子能量变化之间的定量关系 D、玻尔的两个公式是在他的理论基础上利用 经典电磁理论和牛顿力学计算出来的