人教版高中物理選擇性必修三 第4章第4節(jié)氫原子光譜和玻爾的原子模型課件第二課時

1、氫原子光譜和玻爾的原子模型（第二課時）人教版高中物理 選擇性必修3新知導(dǎo)入核外電子繞核運(yùn)動輻射電磁波電子軌道半徑連續(xù)變小原子不穩(wěn)定輻射電磁波頻率連續(xù)變化事實上：原子是穩(wěn)定的輻射電磁波頻率只是某些確定值無法解釋原子的穩(wěn)定性無法解釋原子光譜的分立性盧瑟福核式結(jié)構(gòu)模型與經(jīng)典的電磁理論發(fā)生了矛盾新知講解1、軌道量子化針對原子核式結(jié)構(gòu)模型提出繞核運(yùn)動的電子軌道半徑只能是某些分立的數(shù)值電子在軌道繞核轉(zhuǎn)動是穩(wěn)定的，不產(chǎn)生電磁輻射軌道量子化：氫原子：量子數(shù)+rnvn=1n=2n=3n=1n=2n=3-一、玻爾原子理論的基本假設(shè)新知講解2、能量量子化（定態(tài)、能級）針對原子的穩(wěn)定性提出能級：原子的在各種定態(tài)時的能

2、量值定態(tài)：原子中具有確定能量的穩(wěn)定狀態(tài)最穩(wěn)定基態(tài)：能量最低的狀態(tài)(離核最近)激發(fā)態(tài)：其他的能量狀態(tài)能量量子化：氫原子：新知講解3、頻率條件(躍遷假說)針對原子光譜是線狀譜提出躍遷：原子在從高（低）能級跳到低（高）能級電子輻射（吸收）光子的過程。+mn-頻率條件:低能級（En）電子吸收光子克服庫侖引力做功，原子能量增加高能級（Em）電子輻射光子，原子能量減少躍 遷新知講解HHHHH123450 nE/eV成功解釋了氫光譜的所有譜線頻率條件:玻爾原子模型軌道量子化：量子數(shù)氫原子：能量量子化：氫原子：新知講解二、玻爾理論對氫光譜的解釋n：電子脫離核束縛12345n量子數(shù)-13.6-3.4-1.51-

3、0.85-0.540E /eV氫原子能級圖新知講解1、向低軌道躍遷12345n量子數(shù)-13.6-3.4-1.51-0.85-0.540E /eV處于激發(fā)態(tài)的原子是不穩(wěn)定的，可自發(fā)地經(jīng)過一次或幾次躍遷到達(dá)基態(tài)。躍遷時發(fā)射光子的能量：發(fā)射光子光子的能量必須等于能級差說明：由于能級是分立的，所以放出的光子的能量也是分立的，因此原子的發(fā)射光譜只有一些分立的亮線。新知講解2、向高軌道躍遷12345n量子數(shù)-13.6-3.4-1.51-0.85-0.540E /eV吸收光子吸收光子的能量必須等于能級差，因此吸收光譜也是一些分立的暗線處于某個能級的電子吸收能量，掙脫原子核的束縛，成為自由電子的現(xiàn)象，叫做電離

4、。電離后自由電子動能EK = hv - En躍遷時吸收光子的能量：當(dāng)光子的能量大于或等于該能級的能量時，課堂練習(xí)一個氫原子一群氫原子n=2n=3n=4.n123n-111+21+2+3-13.6 eV-3.40 eV-1.51 eV-0.85 eV 0n=1n=2n=3n=4n=1、根據(jù)玻爾原子結(jié)構(gòu)理論，氫原子的能級圖如圖所示。一個（或一群）處于第n能級的氫原子，向基態(tài)（第1能級）躍遷時，最多可輻射多少種不同頻率的光？新知講解躍遷時電子動能、原子勢能、原子能量的變化1.當(dāng)n減小即軌道半徑減小時。庫侖力做正功，電子動能增加、原子勢能減小、向外輻射能量，原子能量減小。2.當(dāng)n增大即軌道半徑增大時。

5、庫倫力做負(fù)功，電子動能減小、原子勢能增大、從外界吸收能量，原子能量增大。新知講解三、玻爾模型的局限性 玻爾理論成功的解釋并預(yù)言了氫原子輻射的電磁波的問題，但是也有它的局限性在解決核外電子的運(yùn)動時成功引入了量子化的觀念同時又應(yīng)用了“粒子、軌道”等經(jīng)典概念和有關(guān)牛頓力學(xué)規(guī)律除了氫原子光譜外，在解決其他問題上遇到了很大的困難氦原子光譜量子化條件的引進(jìn)沒有適當(dāng)?shù)睦碚摻忉屝轮v解湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子湯姆孫的西瓜模型 粒子散射實驗盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型原子不可割湯姆孫的西瓜模型原子穩(wěn)定性事實氫光譜實驗盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型出現(xiàn)矛盾?玻爾模型復(fù)雜（氦）原子光譜量子力學(xué)理論玻爾模型出現(xiàn)矛盾否 定建 立否 定建 立出現(xiàn)矛

6、盾否 定建 立否 定建 立怎樣修改玻爾模型？思想：必須徹底放棄經(jīng)典概念關(guān)鍵：用電子云概念取代經(jīng)典的軌道概念電子在某處單位體積內(nèi)出現(xiàn)的概率 電子云建 立 科 學(xué)模型提出科學(xué)假說觀察與實驗所獲得的事實拓展提高1、下面關(guān)于玻爾理論的解釋中，不正確的說法是（ ） A、原子只能處于一系列不連續(xù)的狀態(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CC：可能吸收一定頻率的光子AB：符合能量量子化的原理D：符合軌道量

7、子化的原理拓展提高2、(2020北京東城區(qū)一模)如圖所示為氫原子能級圖。大量處于n=4能級的氫原子向低能級躍遷時發(fā)出不同頻率的光。用這些光照射金屬鈣。已知金屬鈣的逸出功為3.20 eV。能夠從金屬鈣的表面照射出光電子的光共有( )A.2種B.3種C.4種 D.5種B拓展提高解析：根據(jù)組合公式 ,可知,大量的處于n=4能級的氫原子向低能級躍遷時,能發(fā)出6種不同頻率的光電子,它們的能量分別是E1=-0.85 eV-(-1.51 eV)=0.66 eV,E2=-0.85 eV-(-3.40 eV)=2.55 eV,E3=-0.85 eV-(-13.6 eV)=12.75 eV,E4=-1.51 eV

8、-(-3.40 eV)=1.89 eV,E5=-1.51 eV-(-13.6 eV)=12.09 eV,E6=-3.40 eV-(-13.6 eV)=10.2 eV,可見有三種光電子的能量大于3.20 eV,故能夠從金屬鈣的表面照射出光電子的光共有三種,故B正確,A、C、D錯誤。拓展提高12345n量子數(shù)-13.6-3.4-1.51-0.85-0.540E /eV3、要使處于基態(tài)的氫原子從基態(tài)躍遷到n=4激發(fā)態(tài)，則照射光光的頻率必須為多少？躍遷后能發(fā)出幾種頻率不同的光？解析：E1=-13.6eV，E4=-0.85eV由基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)需吸收能量，可用一定頻率的光照射。則：吸收光子的能量hv=E4-E1。V=(-0.85+13.6)x1.6x10-19/6.63x10-34 =3.08x1015Hz6種課堂總結(jié)玻爾的原子模型玻爾原