18.4玻爾的原子模型(活動單)

1、18. 4玻爾的原子模型學(xué)習(xí)目標(biāo)1. 了解玻爾原子理論的主要內(nèi)容。2了解能級、能量量子化以及基態(tài)、激發(fā)態(tài)的概念。 重點玻爾原子理論的基本假設(shè) 難點玻爾理論對氫光譜的解釋。活動一溫故：1. a粒子散射實驗的現(xiàn)象是什么？2原子核式結(jié)構(gòu)學(xué)說的內(nèi)容是什么？3盧瑟福原子核式結(jié)構(gòu)學(xué)說與經(jīng)典電磁理論的矛盾電子繞核運(yùn)動（有加速度）輻射電磁波頻率等于繞核運(yùn)行的頻率電子沿螺旋線軌道落入原子核原子光譜應(yīng)為連續(xù)光譜（矛盾：實際上是不連續(xù)的亮線）為了解決上述矛盾，丹麥物理學(xué)家玻爾，在1913年提出了自己的原子結(jié)構(gòu)假說活動二.閱讀課本領(lǐng)會玻爾的原子理論的基本假設(shè)波爾把量子觀念引入到原子理論中去，提出了不能用經(jīng)典概念解釋的

2、假設(shè)，是一個創(chuàng)舉。（1）軌道量子化假設(shè)： 看圖18.4-1思考：“不連續(xù)”的含義是什么？（2）能級（定態(tài)）假設(shè)：列不連續(xù)的穩(wěn)定狀態(tài)中。處于穩(wěn)定狀態(tài)的原子中的電子，雖做運(yùn)動但(3) 躍遷假設(shè)：它說明了 原子發(fā)光的機(jī)制。本假設(shè)針對原子光譜是線狀譜提出，運(yùn)用了普朗克的量子理論。2. 玻爾根據(jù)經(jīng)典電磁理論和牛頓力學(xué)計算出氫原子的電子的各條可能軌道半徑和電子在各條軌道上運(yùn)動時的能量(包括動能和勢能)公式：軌道半徑：rn =n2A n=1 ,2,31能 量：En2 E1 n=1 , 2, 3 式中ri、Ei、分別代表第一條(即離核最n近的)可能軌道的半徑和電子在這條軌道上運(yùn)動時的能量，rn、En分別代表第

3、n條可能軌道的半徑和電子在第 n條軌道上運(yùn)動時的能量，n是正整數(shù)，叫量子數(shù)。3氫原子的能級圖從玻爾的基本假設(shè)出發(fā)，運(yùn)用經(jīng)典電磁學(xué)和經(jīng)典力學(xué)的理論，可以計算氫原子中電子的可能軌道半徑和相應(yīng)的能量。(1) 氫原子的大?。簹湓拥碾娮拥母鳁l可能軌道的半徑rn： rn= n2ri,r1代表第一條(離核最近的一條)可能軌道的半徑-10ri=0.53 X 10 m例：n=2,2=2.12X 10-10 m(2) 氫原子的能級：原子在各個定態(tài)時的能量值 En稱為原子的能級。它對應(yīng)電子 在各條可能軌道上運(yùn)動時的能量En(包括動能和勢能)En=En2n=1, 2, 3, E1代表電子在第一條可能軌道上運(yùn)動時的能

4、量E1=-13.6eV注意：計算能量時取離核無限遠(yuǎn)處的電勢能為零，電子帶負(fù)電，在正電荷的場中為負(fù)值， 電子的動能為電勢能絕對值的一半，總能量為負(fù)值。例：n=2, E2=-3.4eV ,n=3, E3=-1.51eV ,n=4, E4=-0.85eV ,氫原子的能級圖如圖所示：活動二.玻爾理論對氫光譜的解釋(1)基態(tài)和激發(fā)態(tài)基態(tài)：在正常狀態(tài)下，原子處于最低能級，這時電子在離核最近的軌道上運(yùn)動，這種定 態(tài)，叫基態(tài)。激發(fā)態(tài)：原子處于較高能級時，電子在離核較遠(yuǎn)的軌道上運(yùn)動，這種定態(tài)，叫激發(fā)態(tài)。（2）原子發(fā)光：原子從基態(tài)向激發(fā)態(tài)躍遷的過程是吸收能量的過程。原子從較高的激發(fā)態(tài)向較低的激發(fā)態(tài)或基態(tài)躍遷的過程

5、，是輻射能量的過程，這個能量以光子的形式輻射出賴曼系J 帕耀巴耳末系去，吸收或輻射的能量恰等于發(fā)生躍遷的兩能級之差。說明：氫原子中只有一個核外電子，這個電子在 某個時刻只能在某個可能軌道上，或者說在某個時間 內(nèi)，由某軌道躍遷到另一軌道一一可能情況只有一種。 可是，通常容器盛有的氫氣，總是千千萬萬個原子在 一起，這些原子核外電子躍遷時，就會有各種情況出 現(xiàn)了。但是這些躍遷不外乎是能級圖中表示出來的那 些情況?；顒尤柪碚摰木窒扌圆柪碚撾m然把量子理論引入原子領(lǐng)域，提出定態(tài)和躍遷概念，成功解釋了氫原子光譜，但 對多電子原子光譜無法解釋，因為玻爾理論仍然以經(jīng)典理論為基礎(chǔ)。一方面引入了 另一方面又應(yīng)

6、用 計算電子軌道半徑和能量。所以在解釋復(fù)雜的微觀現(xiàn)象時遇到困難是必然的。思考：建立在量子力學(xué)基礎(chǔ)上的原子理論與波爾原子理論有什么區(qū)別?“電子云”是指活動四閱讀科學(xué)足跡認(rèn)識弗蘭克-赫茲實驗 課堂反饋1對玻爾理論的下列說法中，正確的是（ACD）A 繼承了盧瑟福的原子模型，但對原子能量和電子軌道引入了量子化假設(shè)B .對經(jīng)典電磁理論中關(guān)于做加速運(yùn)動的電荷要輻射電磁波”的觀點表示贊同C.用能量轉(zhuǎn)化與守恒建立了原子發(fā)光頻率與原子能量變化之間的定量關(guān)系D 玻爾的兩個公式是在他的理論基礎(chǔ)上利用經(jīng)典電磁理論和牛頓力學(xué)計算出來的2. 下面關(guān)于玻爾理論的解釋中，不正確的說法是（C ）A 原子只能處于一系列不連續(xù)的狀

7、態(tài)中，每個狀態(tài)都對應(yīng)一定的能量B 原子中，雖然核外電子不斷做加速運(yùn)動，但只要能量狀態(tài)不改變，就不會向外輻射 能量C原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時，一定要輻射一定頻率的光子D .原子的每一個能量狀態(tài)都對應(yīng)一個電子軌道，并且這些軌道是不連續(xù)的3根據(jù)玻爾理論，氫原子中，量子數(shù)N越大，則下列說法中正確的是（ACD ）A 電子軌道半徑越大B 核外電子的速率越大C.氫原子能級的能量越大D .核外電子的電勢能越大4根據(jù)玻爾的原子理論，原子中電子繞核運(yùn)動的半徑（D ）A 可以取任意值B 可以在某一范圍內(nèi)取任意值C.可以取一系列不連續(xù)的任意值D 是一系列不連續(xù)的特定值5按照玻爾理論，一個氫原子中的電子從一半徑為ra的圓軌道自發(fā)地直接躍遷到一半徑為rb的圓軌道上，已知 Grb，則在此過程中（C ）A原子要發(fā)出一系列頻率的光子B 原子要吸收一系列頻率的光子C.原子要發(fā)出某一頻率的光子D 原子要吸收某一頻率的光子課堂小結(jié)玻爾的原子模型是把盧瑟福的學(xué)說和量子理論結(jié)合， 以原子的穩(wěn)定性和原子的明線光譜