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1、 3.3　量子論視野下的原子模型 學(xué)習(xí)目標 重點難點 1．知道玻爾理論的主要內(nèi)容。 2．記住氫原子能級和軌道半徑的規(guī)律。 3．知道玻爾理論對氫原子光譜的成功解釋和局限性。 重點：氫原子能級和軌道半徑的公式。 難點：利用氫原子能級和軌道半徑的公式分析問題。 一、把量子論引入原子模型 1．玻爾理論的建立背景和觀點 （1）經(jīng)典理論的困難：電子繞核高速運轉(zhuǎn)輻射能量，最終落到原子核上，但事實并非如此，原子是穩(wěn)定的。 （2）玻爾的觀點：玻爾接受了普朗克的量子化思想，提出了量子化的原子模型。 2．玻爾理論 基本假設(shè) 內(nèi)容 定態(tài)假設(shè) 原子只能處于一系列不連續(xù)的能量

2、狀態(tài)中，在這些狀態(tài)中的原子是穩(wěn)定的。這些狀態(tài)叫定態(tài)。只有當原子在兩個定態(tài)之間躍遷時，才產(chǎn)生電磁輻射 躍遷假設(shè) 原子從能量為Em的定態(tài)躍遷到能量為En的定態(tài)時，輻射（或吸收）一定頻率的光子，光子的能量為hν＝Em－En 軌道假設(shè) 原子的不同能量狀態(tài)對應(yīng)于電子的不同運行軌道，原子的能量狀態(tài)是不連續(xù)的，因而電子圍繞原子核運動的軌道半徑也是不連續(xù)的，只能是一些分立的數(shù)值，即rn＝n2r1，En＝E1（n＝1,2,3，…），其中r1＝0.5310－10m，E1＝－13.6 eV 預(yù)習(xí)交流1 經(jīng)典電磁理論認為，電子繞原子核運轉(zhuǎn)時要向外輻射電磁波，玻爾也是這樣認為的嗎？ 答案：不是。玻爾認為，

3、處于定態(tài)的原子，雖然繞核運轉(zhuǎn)，但并不向外輻射電磁波。 二、能級　原子光譜 1．能級：在玻爾模型中，原子的能量狀態(tài)是不連續(xù)的，因而各定態(tài)的能量只能取一些分立值，原子在各定態(tài)的能量值叫原子的能級。 2．氫原子的能級圖： 預(yù)習(xí)交流2 玻爾原子模型的突出特點是什么？玻爾模型是否完全否定了盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型？ 答案：玻爾原子模型的突出特點是引入了軌道量子化和能量量子化，玻爾原子模型保留了盧瑟福的軌道，所以并沒用完全否定核式結(jié)構(gòu)模型。 三、玻爾理論的成就和局限 玻爾理論的成就：玻爾理論第一次將量子論引入原子領(lǐng)域；提出了定態(tài)和躍遷的概念，成功解釋了氫光譜的實驗規(guī)律。 一、對玻

4、爾原子模型的理解 玻爾原子模型中，原子從一種定態(tài)怎樣實現(xiàn)到另一種定態(tài)的？是躍遷還是漸進？能量是吸收還是放出？ 答案：原子從一種定態(tài)（設(shè)能量為Em）躍遷到另一種定態(tài)（設(shè)能量為En）時，它輻射（或吸收）一定頻率的光子，光子的能量由這兩種定態(tài)的能量差決定，即 hν＝Em－En 可見，電子如果從一個軌道到另一個軌道，不是以螺旋線的形式改變半徑大小的，而是從一個軌道上“跳躍”到另一個軌道上。玻爾將這種現(xiàn)象叫做電子的躍遷。 氫原子的核外電子由離原子核較遠的軌道躍遷到離核較近的軌道上時，下列說法中正確的是（　　）。 A．核外電子受力變小 B．原子的能量減少 C．氫原子要吸收一定頻率的

5、光子 D．氫原子要放出一定頻率的光子 答案：BD 解析：由玻爾理論知，當電子由離核較遠的軌道躍遷到離核較近的軌道上時，要放出能量，故要放出一定頻率的光子；電子的軌道半徑小了，由庫侖定律知，它與原子核之間的庫侖力大了，故A、C錯，B、D正確。 求解氫原子結(jié)構(gòu)問題的方法 （1）求解電子在某條軌道上的運動時，要將玻爾的軌道理論與電子繞核做圓周運動的向心力結(jié)合起來。 即用兩公式結(jié)合判定。 （2）求解氫原子要吸收一定頻率的光子躍遷時 ①原子在各定態(tài)之間躍遷時原子躍遷條件hν＝Em－En，一次躍遷只能吸收（或放出）一個光子的能量，且光子能量恰好等于兩能級之差。 ②原子向電離態(tài)躍遷時，吸收

6、的能量大于或等于原子所處能級的能量的絕對值。即hν≥E∞－Em，入射光子的能量越大，原子電離后產(chǎn)生的自由電子的動能越大。 二、對氫原子能級躍遷的深入理解 如何計算處于激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級躍遷時輻射的光譜線條數(shù)？ 答案：處于激發(fā)態(tài)的氫原子是不穩(wěn)定的，它會自發(fā)地向較低能級躍遷，經(jīng)過一次或幾次躍遷到達基態(tài)，所以一群氫原子處在量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)時，可能輻射的光譜線條數(shù)為：N＝。 （2010新課標）用頻率為ν0的光照射大量處于基態(tài)的氫原子，在所發(fā)射的光譜中僅能觀測到頻率分別為ν1、ν2、ν3的三條譜線，且ν3＞ν2＞ν1，則（　?。?。 A．ν0＜ν1　　　　　　　　　B．ν3＝ν2＋

7、ν1 C．ν0＝ν1＋ν2＋ν3 D．＝＋ 答案：B 解析：在光譜中僅能觀測到三條譜線，可知基態(tài)的氫原子被激發(fā)到n＝3，且hν3＝hν2＋hν1，ν3＝ν0，選項B正確。 氫原子躍遷時應(yīng)注意的幾個問題： 1．能量值恰好等于某兩個能級之差的光子才可以被氫原子吸收，在能級之間發(fā)生躍遷。 2．解題時要注意是直接躍遷還是間接躍遷。例如要從n＝1躍遷到n＝3，如果是直接躍遷，則吸收的光子的頻率是唯一的，即hν＝E3－E1；若是間接躍遷，可以是從n＝1到n＝2，再由n＝2到n＝3，這樣吸收光子的能量是兩種。 3．在能級圖中，量子數(shù)越大，能級越密。能級圖中，豎直箭頭的方向表

8、示原子躍遷的方向，長度表示輻射光子的能量大小。 4．若入射光子的能量大于原子的電離能，如氫原子的電離能是13.6 eV，則原子也會吸收躍遷，此時核外電子可以脫離原子核的吸引成為自由電子，光子能量大于電離能的部分轉(zhuǎn)變?yōu)樽杂呻娮拥膭幽堋? 1．氫原子處于量子數(shù)n＝3的狀態(tài)時，要使它的核外電子成為自由電子，吸收的光子能量應(yīng)是（　　）。 A．13.6 eV　　 B．1.5 eV　　 C．1.51 eV　　 D．0.54 eV 答案：AC 解析：只要被吸收的光子能量大于等于n＝3的狀態(tài)時所需的電離能1.51 eV即可，多余能量作為電離后自由電子的動能。 2．按照玻爾理論，下列關(guān)于氫原

9、子的論述正確的是（　?。? A．第m個定態(tài)和第n個定態(tài)的軌道半徑rm和rn之比為：rm∶rn＝m2∶n2 B．第m個定態(tài)和第n個定態(tài)的能量Em和En之比為：Em∶En＝n2∶m2 C．電子沿某一軌道繞核運動，若其圓周運動的頻率是ν，則其發(fā)光頻率也是ν D．若氫原子由能量為E的定態(tài)，向低能級躍遷時則其發(fā)光頻率為ν＝ 答案：AB 解析：由rn＝n2r1知A正確；由En＝知B正確；由于氫原子發(fā)光的光子能量hν＝Em－En，ν＝知C錯誤；原子由能量為E的定態(tài)向低能級躍遷時，輻射光子能量E輻與E不同，故D錯誤。 3．氫原子的基態(tài)能量為E1，如圖，四個能級圖能正確代表氫原子能級的是（　?。?/p>

10、 答案：C 解析：根據(jù)氫原子能級圖特點：上密下疏，再聯(lián)系各激發(fā)態(tài)與基態(tài)能量關(guān)系En＝E1，故C正確。 4．氫原子從n＝3的能級躍遷到n＝2的能級放出光子的頻率為ν，則它從基態(tài)躍遷到n＝4的能級吸收的光子頻率為（　?。?。 A．ν B．ν C．ν D．ν 答案：D 解析：氫原子從n＝3的能級躍遷到n＝2的能級，hν＝E3－E2＝－＝－E1① 則從基態(tài)躍遷到n＝4的能級，吸收光子能量hν′＝E4－E1＝－E1＝－E1② 由①②得ν′＝ν，選項D正確。 5．關(guān)于玻爾的原子模型，下述說法中正確的有（　?。? A．它徹底否定了盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說 B

11、．它發(fā)展了盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說 C．它完全拋棄了經(jīng)典的電磁理論 D．它引入了普朗克的量子理論 答案：BD 解析：玻爾的原子模型在核式結(jié)構(gòu)模型的前提下提出軌道量子化、能量量子化及能級躍遷，故A錯，B正確，它的成功就在于引入了量子化理論，缺點是被過多的引入經(jīng)典力學(xué)所困，故C錯，D正確。 6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375