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江苏省响水中学2016年春学期高二物理预学案 NO.36
18.4 波尔理论
【学习目标】
1.知道玻尔原子理论的主要内容。
2.理解能级、能量量子化跃迁以及基态、激发态的概念。 3.理解玻尔理论对氢光谱的解释,以及玻尔模型的局限性。 【重点难点】
玻尔原子理论的基本假设及对氢光谱的解释 【课前预学】
1.玻尔原子模型的基本假设
(1)轨道量子化:玻尔认为,电子绕核运行的轨道是 的,其半径只能是一些 的数值,电子在这些轨道上绕核运行是 的,不产生 ,即电子的轨道是 的。
(2)能级量子化:玻尔认为,当电子在不同的轨道上运动时,原子具有不同的 ,即原子的能量是 的。这些 的能量值叫作能级。原子中具有确定能量的稳定状态叫作 ,能量最低的状态叫作 ,其他状态叫作 。
(3)跃迁假设:玻尔认为,当电子从能量较高的定态轨道(能量记为Em)跃迁到能量较低的定态轨道(能量记为En)时,会放出能量为 的光子,这个光子的能量由前后两个能级的 决定,即 。反之,当电子 光子时会从较低的能量态跃迁到较高的能量态，被吸收光子的能量 这两个能级的能量差。
2.玻尔理论对氢光谱的解释
(1)通常情况下,原子处于 ,这种状态最 。
(2)原子受到激发,处于激发态的原子是 的,会自发地向能量较低的能级 ,放出 。原子从高能态向低能态跃迁时放出的光子的能量等于前后两个 ,由于原子的能级是 的,所以放出的光子的能量也是 的,因此原子的发射光谱只有一些 的亮线 。
(3)不同原子具有不同的结构,能级也各不相同,因此辐射或吸收的光子的 也 不同,这就是不同元素的原子具有不同的 的原因。
3.玻尔模型的局限性
(1)玻尔理论虽然首次把 观念引入原子领域,提出了 和 的概念,成功地解释了 的实验规律,但对复杂一点的原子光谱仍无法解释。
(2)玻尔模型的不足之处在于保留了经典粒子的观点，仍然把电子的运动看作经典力 学描述下的 运动。实际上,原子中电子的坐标没有确定的值,我们只能说电子在某时刻在某点附近单位体积内出现的 是多少，而不能把电子的运动看做一个具有确定坐标的质点的轨道运动。 【课堂探究】
主题1: 探究玻尔的原子理论对经典理论的突破
情景:通过前面的学习,我们已经知道卢瑟福原子核式结构学说与经典电磁理论的矛盾主要有以下几点。(1)按照经典电磁理论,电子绕核旋转的过程中要向外辐射电磁波。因此能量要减少,电子的轨道半径也要减小,最后,电子要落在原子核上,这与原子是稳定的这个事实相矛盾。(2)由于电子转动过程半径减小,辐射电磁波的频率应不断变化,并且是连续的。因此原子发出的光谱应是连续光谱,这与原子光谱不是连续光谱而是线状谱线相矛盾。
请阅读教材中“玻尔原子理论的基本假设”标题下的相关内容,回答下面的问题。 问题:(1)在玻尔提出电子轨道量子化之前,普朗克和爱因斯坦分别提出了什么量子理论?(2)玻尔提出了怎样的假设?(3)玻尔是怎样解释原子的稳定性的?
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江苏省响水中学2016年春学期高二物理预学案 NO.36
主题2:探究玻尔模型对氢光谱的解释
情景:图示是氢原子的能级图,阅读教材中“玻尔理论对氢光谱的解释”的内容,回答下列问题。
问题:(1)玻尔是怎样解释发射光谱的不连续性的? (2)一群能级n=4的氢原子会放出几种光子?
(3)请用数学方法归纳一群处于n能级的氢原子可能放出光子种类的公式。
主题3:玻尔理论的局限性
情景:玻尔理论已成功解释了氢原子光谱,阅读课本中的“玻尔理论的局限性”,思考下列问题。
问题:玻尔理论是否能解释一切原子光谱呢?
【技能检测】
1.下列叙述中,符合玻尔理论的是( ) A.电子可能轨道的分布是不连续的
B.电子从一条轨道跃迁到另一条轨道上时,原子将辐射或吸收一定的能量 C.电子在可能轨道上绕核做圆周运动,不向外辐射能量 D.电子没有确定的轨道,只存在电子云
2.仔细观察氢原子的光谱,发现它只有几条分离的不连续的亮线,其原因是( ) A.氢原子只有几个能级 B.氢原子只能发出平行光
C.氢原子有时发光,有时不发光
D.氢原子辐射的光子的能量是不连续的,所以对应的光的频率也是不连续的 3.当用具有1.87 eV能量的光子照射n=3激发态的氢原子时( ) A.氢原子不会吸收这个光子
B.氢原子吸收该光子后被电离,电离后电子的动能为0.36 eV C.氢原子吸收该光子后被电离,电离后电子的动能为零 D.氢原子吸收该光子后不会被电离
4.大量原子从n=5的激发态向低能态跃迁时,产生的光谱线数是( ) A.4条 B.10条 C.6条 D.8条
5.氢原子的能级如图所示,已知可见光的光子能量范围约为1.62 eV～3.11 eV。下列说法错误的是( ) ．．
A.处于n=3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线,并发生电离 B.大量氢原子从高能级向n=3能级跃迁时,发出的光具有显著的热效应
C.大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时,可能发出6种不同频率的光 D.大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时,可能发出3种不同频率的光 6.有一群氢原子处于n=3能级的激发态,当它们跃迁时: (1)有可能放出几种能量的光子?
(2)在哪两个能级间跃迁时,所发出的光子的波长最长?最长波长是多少?
7.根据玻尔理论,氢原子核外电子在n=1和n=2的轨道上运动时,已知其轨道半径之比r1∶r2=1∶4,则( )
A.角速度之比为1∶4 B.动能之比为4∶1 C.速度大小之比为4∶1 D.周期之比为1∶8
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