高中物理人教版5第十八章原子結(jié)構(gòu)4玻爾的原子模型

玻爾的原子模型、氫原子光譜一．玻爾原子理論的基本假設(shè)：1、軌道量子化假設(shè)：原子中的電子在庫(kù)侖引力的作用下，繞原子核做圓周運(yùn)動(dòng)，電子繞核運(yùn)動(dòng)的可能軌道是___________的．且電子繞核運(yùn)動(dòng)的軌道半徑不是的。2、定態(tài)假設(shè)：電子在不同的軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，原子處于不同的狀態(tài)，因而具有不同的能量，即原子的能量是_______的．這些具有確定能量的穩(wěn)定狀態(tài)稱為定態(tài)，在各個(gè)定態(tài)中，原子是________的，不向外輻射能量．3、躍遷假設(shè)：原子從一個(gè)能量狀態(tài)向另一個(gè)能量狀態(tài)躍遷時(shí)要________或_______一定頻率的光子，光子的能量等于兩個(gè)狀態(tài)的__________，即hν＝___________?！纠?】在氫原子模型中，若已知電子的質(zhì)量為m，電荷量為－e，氫原子在基態(tài)時(shí)軌道半徑為r1，試問(wèn)：（靜電力常量為k）（1）電子在基態(tài)上運(yùn)行時(shí)的動(dòng)能Ek1=；（2）已知原子內(nèi)電子與原子核間的電勢(shì)能滿足關(guān)系，則氫原子在基態(tài)時(shí)的電勢(shì)能EP1=；其總能量E1=；（3）若氫原子激發(fā)態(tài)的軌道半徑和基態(tài)的軌道半徑滿足關(guān)系rn=n2r1，則氫原子在激發(fā)態(tài)時(shí)的總能量En=E1；（4）隨著氫原子能級(jí)值n的增加，其動(dòng)能Ek將，勢(shì)能EP將，總能量E將。（填寫(xiě)“增大”或“減小”）【變式訓(xùn)練1】氫原子輻射出一個(gè)光子后，則【】A．電子繞核旋轉(zhuǎn)的半徑增大B．電子的動(dòng)能增大C．氫原子的電勢(shì)能增大D．原子的能級(jí)值增大【例2】氫原子基態(tài)能量E1=－，當(dāng)氫原子處于n=5激發(fā)態(tài)時(shí)，求：（1）最少要給基態(tài)的氫原子提供多少電子伏特的能量，才能使它躍遷到該激發(fā)態(tài)？（2）該激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級(jí)躍遷輻射的光子頻率最多有多少種？請(qǐng)畫(huà)出所有可能的躍遷方式；其中最低頻率為多少？最高頻率為多少？（3）若已知鈉的極限頻率為×1014Hz，今用一群處于n=5的激發(fā)態(tài)的氫原子發(fā)射的光譜照射鈉，試通過(guò)計(jì)算說(shuō)明有幾條譜線可使鈉發(fā)生光電效應(yīng)？（4）若要使該激發(fā)態(tài)的氫原子發(fā)生電離，則應(yīng)用多長(zhǎng)波長(zhǎng)的光照射？【變式訓(xùn)練2】已知?dú)湓拥哪芗?jí)規(guī)律為E1=－、E2=－、E3=－、E4=－?，F(xiàn)用光子能量介于11eV～范圍內(nèi)的光去照射一大群處于基態(tài)的氫原子，則下列說(shuō)法中正確的是【】A．照射光中可能被基態(tài)氫原子吸收的光子只有1種B．照射光中可能被基態(tài)氫原子吸收的光子有無(wú)數(shù)種C．激發(fā)后的氫原子發(fā)射的不同能量的光子最多有4種D．激發(fā)后的氫原子發(fā)射的不同能量的光子最多有2種【變式訓(xùn)練3】原子從a能級(jí)狀態(tài)躍遷到b能級(jí)狀態(tài)時(shí)發(fā)射波長(zhǎng)為λ1的光子；原子從b能級(jí)狀態(tài)躍遷到c能級(jí)狀態(tài)時(shí)吸收波長(zhǎng)為λ2的光子，已知λ1>λ2。那么原子從a能級(jí)狀態(tài)躍遷到c能級(jí)狀態(tài)時(shí)將要：【】A．發(fā)出波長(zhǎng)為λ1-λ2的光子B．發(fā)出波長(zhǎng)為的光子C．吸收波長(zhǎng)為λ1-λ2的光子D．吸收波長(zhǎng)為的光子二．原子光譜：1．光譜的分類：2．明線狀譜、連續(xù)光譜、吸收光譜的產(chǎn)生：(1)明線狀譜：由或所發(fā)出的光譜為明線光譜，不同元素的明線光譜不同，所以又稱為原子的．(2)連續(xù)光譜：由熾熱、及發(fā)光所發(fā)射的光譜均為連續(xù)光譜．(3)吸收光譜：連續(xù)光譜中某波長(zhǎng)的光波被吸收后出現(xiàn)的．吸收光譜同樣可以稱為原子的。太陽(yáng)光譜就是典型的吸收光譜．3．光譜分析：利用每種原子都有自己的特征譜線可以用來(lái)鑒別物質(zhì)和確定物質(zhì)的組成成分，且靈敏度很高．在發(fā)現(xiàn)和鑒別化學(xué)元素上有著重大的意義．【例3】對(duì)原子光譜，下列說(shuō)法正確的是【】A．原子的光譜是不連續(xù)的B．由于原子都是由原子核和電子組成的，所以各種原子的原子光譜是相同的C．各種原子的原子結(jié)構(gòu)不同，所以各種原子的原子光譜也不相同D．分析物質(zhì)發(fā)光的光譜，可以鑒別物質(zhì)中含哪些元素【例4】關(guān)于光譜的產(chǎn)生，下列說(shuō)法正確的是：【】A．太陽(yáng)光譜和白熾燈光譜是線狀譜B．觀察月亮光譜，可以確定月亮的化學(xué)組成C．各種原子的明線光譜中的明線和它吸收光譜中的暗線一一對(duì)應(yīng)D．甲物質(zhì)發(fā)出的白光通過(guò)乙物質(zhì)的蒸汽形成的是甲物質(zhì)的吸收光譜三．玻爾理論的局限性：雖然玻爾理論能夠成功的解釋氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，但對(duì)于稍微復(fù)雜一點(diǎn)的原子如氦原子，玻爾理論就無(wú)法解釋它的光譜現(xiàn)象。它的不足之處就在于既保留了經(jīng)典粒子的觀念，又把電子的運(yùn)動(dòng)仍看作經(jīng)典力學(xué)描述下的軌道運(yùn)動(dòng)。實(shí)際上，原子中電子的沒(méi)有確定的值，因此，我們只能描述電子在某個(gè)位置出現(xiàn)的多少，如果把電子這種概率分布用疏密不同的點(diǎn)來(lái)表示時(shí)，畫(huà)出來(lái)的圖象就像云霧一樣分布在原子核周圍，稱做為。【例5】對(duì)玻爾理論的下列說(shuō)法中，正確的是【】A、繼承了盧瑟福的原子模型，但對(duì)原子能量和電子軌道引入了量子化假設(shè)B、對(duì)經(jīng)典電磁理論中關(guān)于“做加速運(yùn)動(dòng)的電荷要輻射電磁波”的觀點(diǎn)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(gè)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(jì)算出來(lái)的【課后鞏固練習(xí)】1．下列關(guān)于玻爾原子模型說(shuō)法中正確的是【】A．原子處于定態(tài)的能量狀態(tài)時(shí)，雖然電子做加速運(yùn)動(dòng)，但并不向外輻射能量。B．原子的不同能量狀態(tài)與電子沿不同的圓軌道繞核運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng)，而電子的可能軌道的分布是不連續(xù)的。C．電子從一個(gè)軌道躍遷到另一軌道時(shí)，輻射（或吸收）一定頻率的光子。D．電子躍遷時(shí)輻射的光子的頻率等于電子繞核做圓周運(yùn)動(dòng)的頻率。E．氫原子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)時(shí)，動(dòng)能變大，勢(shì)能變小，總能量變小2．按照玻爾理論，下列關(guān)于氫原子的論述正確的是：【】A．第m個(gè)定態(tài)和第n個(gè)定態(tài)的軌道半徑Rm和Rn之比為Rm∶Rn=m2∶n2B．第m個(gè)定態(tài)和第n個(gè)定態(tài)的能量Em和En之比為Em∶En=m2∶n2C．電子沿某一軌道繞核運(yùn)動(dòng)，若其圓周運(yùn)動(dòng)的頻率是ν，則其發(fā)光頻率也是νD．若氫原子處于能量為E的定態(tài)，則其發(fā)光頻率為ν=E/h3．如圖為氫原子能級(jí)圖，可見(jiàn)光的光子能量范圍約為～eV，則下列說(shuō)法正確的是【】A．從n＝3能級(jí)的氫原子向n＝2能級(jí)躍遷時(shí)，發(fā)出的光是紫外線B．從n＝4能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷過(guò)程中會(huì)發(fā)出紅外線C．從n＝4能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，最容易表現(xiàn)出衍射現(xiàn)象的是由n＝4向n＝3能級(jí)躍遷輻射出的光子D．用能量為eV的電子轟擊，可以使基態(tài)的氫原子受激發(fā)4．有關(guān)氫原子光譜的說(shuō)法中正確的是：【】A．氫原子的發(fā)射光譜是連續(xù)光譜B．氫原子光譜的頻率與氫原子能級(jí)的能量差有關(guān)C．氫原子光譜說(shuō)明氫原子能級(jí)是分立的D．氫原子光譜說(shuō)明氫原子只發(fā)出特定頻率的光5．如圖所示，是氫原子四個(gè)能級(jí)的示意圖．當(dāng)氫原子從n＝4的能級(jí)躍遷到n＝3的能級(jí)時(shí)，輻射出光子a.當(dāng)氫原子從n＝3的能級(jí)躍遷到n＝2的能級(jí)時(shí)，輻射出光子b。則以下判斷正確的是【】A．光子a的能量大于光子b的能量B．光子a的頻率大于光子b的頻率C．光子a的波長(zhǎng)大于光子b的波長(zhǎng)D．在真空中光子a的傳播速度大于光子b的傳播速度6．現(xiàn)讓一束單色光照射到大量處于基態(tài)（量子數(shù)n=1）的氫原子上，受激的氫原子能自發(fā)地發(fā)出3種不同頻率的光，則照射氫原子的單色光的光子能量為：【】A．B．C．D．7．如圖為氫原子能級(jí)的示意圖，現(xiàn)有大量的氫原子處于n＝4的激發(fā)態(tài)，當(dāng)向低能級(jí)躍遷時(shí)輻射出若干不同頻率的光．關(guān)于這些光，下列說(shuō)法正確的是【】A．最容易衍射的光是由n＝4能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)產(chǎn)生的B．頻率最小的光是由n＝2能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)產(chǎn)生的C．這些氫原子總共可輻射出3種不同頻率的光D．用n＝2能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)輻射出的光照射逸出功為eV的金屬鉑能發(fā)生光電效應(yīng)8．一群氫原子處于n=3的激發(fā)態(tài)，在向較低能級(jí)躍遷的過(guò)程中向外發(fā)出光子，用這些光照射逸出功為的金屬鈉，下列說(shuō)法正確的是：【】A．這群氫原子能發(fā)出三種頻率不同的光，其中從n=3躍遷到n=2所發(fā)出的光波長(zhǎng)最短B．這群氫原子能發(fā)出兩種頻率不同的光，其中從n=3躍遷到n=1所發(fā)出的光頻率最高C．金屬鈉表面所發(fā)出的光電子的初動(dòng)能最大值為D．金屬鈉表面所發(fā)出的光電子的初動(dòng)能最大值為9．(2023·全國(guó)卷)氦氖激光器能產(chǎn)生三種波長(zhǎng)的激光，其中兩種波長(zhǎng)分別為λ1＝μm，λ2＝μm。已知波長(zhǎng)為λ1的激光是氖原子在能級(jí)間隔為ΔE1＝eV的兩個(gè)能級(jí)之間躍遷產(chǎn)生的．用ΔE2表示產(chǎn)生波長(zhǎng)為λ2的激光所對(duì)應(yīng)的躍遷的能級(jí)間隔，則ΔE2近似為【】A．eVB．eVC．eV D．eV10．(2023·新課標(biāo)·34(1))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(cè)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＋ν1C．ν0＝ν1＋ν2＋ν3 D．eq\f(1,ν1)＝eq\f(1,ν2)＋eq\f(1,ν3)11．(2023·重慶理綜)已知不同色光的光子能量如下表所示，對(duì)照氫原子的能級(jí)圖，若處于某色光紅橙黃綠藍(lán)-靛紫光子能量范圍(eV)～～～～～～激發(fā)態(tài)的氫原子，發(fā)射的光的譜線在可見(jiàn)光范圍內(nèi)僅有2條，其顏色分別為【】A．紅、藍(lán)-靛 B．黃、綠C．紅、紫 D．藍(lán)-靛、紫12．(2023·江蘇·12C)按照玻爾原子理論，氫原子中的電子離原子核越遠(yuǎn)，氫原子的能量________(選填“越大”或“越小”)．已知?dú)湓拥幕鶓B(tài)能量為E1(E1<0)，電子質(zhì)量為m，基態(tài)氫原子中的電子吸收一頻率為ν的光子被電離后，電子速度大小為_(kāi)_______(普朗克常量為h)．13．原子從一個(gè)較高的能級(jí)躍遷到一個(gè)較低的能級(jí)時(shí)，有可能不發(fā)射光子。例如在某種條件下，鉻原子的n=2能級(jí)上的電子躍遷到n=1能級(jí)上時(shí)并不發(fā)射光子，而是將相應(yīng)的能量轉(zhuǎn)交給n=4能級(jí)上的電子，使之脫離原子。這種現(xiàn)象叫做俄歇效應(yīng)。以這種方式脫離的電子叫做俄歇電子。已知鉻原子的能級(jí)公式可簡(jiǎn)化為En=–A/n2，其中n=1,2,3….表示不同能級(jí)，A是常數(shù)。由以上條件計(jì)算俄歇電子的動(dòng)能為。14．如圖，氫原子從n>2的某一能級(jí)躍遷到n＝2的能級(jí)，輻射出能量為eV的光子．問(wèn)：（1）最少要給基態(tài)的氫原子提供多少電子伏特的能量，才能使它輻射上述能量的光子？（2）請(qǐng)?jiān)趫D中畫(huà)出獲得上述能量后的氫原子可能的輻射躍遷圖．（3）在哪兩個(gè)能級(jí)間躍遷時(shí)，所放出光子波長(zhǎng)最長(zhǎng)？最長(zhǎng)波長(zhǎng)是多少？（4）用波長(zhǎng)為多大的光照射可使該激發(fā)態(tài)的氫原子電離？（5）若已知金屬鎢的逸出功W0＝eV，則用輻射出的最大頻率的光子照射金屬鎢，產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能是多少？《玻爾原子模型、氫原子光譜》——教學(xué)反思一、對(duì)教材的分析：本章教材有一個(gè)共同的特點(diǎn)就是以盧瑟福核式結(jié)構(gòu)模型為基礎(chǔ)，讓學(xué)生得出感性認(rèn)識(shí)，再通過(guò)光譜分析總結(jié)出原子發(fā)光的不同規(guī)律，在通過(guò)對(duì)典理論的困難的基礎(chǔ)上提出假設(shè)從而形成對(duì)玻爾原子模型的理性認(rèn)識(shí)。本節(jié)課重點(diǎn)需要解決的任務(wù)是強(qiáng)化學(xué)生對(duì)原子發(fā)光原理的認(rèn)識(shí)。同時(shí)它也是高考選修3-5模塊考查的重點(diǎn)和熱點(diǎn)，主要以選擇題和填空題的形式考查，所以應(yīng)突出對(duì)每個(gè)概念、規(guī)律、現(xiàn)象的理解。要緊扣教材，重點(diǎn)加強(qiáng)對(duì)玻爾理論、能級(jí)躍遷規(guī)律的理解和應(yīng)用。這就決定了本節(jié)課的教學(xué)目的和教學(xué)要求．二、對(duì)學(xué)生的分析：學(xué)生是教學(xué)的對(duì)象，是課堂的主體，一切教學(xué)活動(dòng)都是為主體服務(wù)的。雖然這節(jié)課是復(fù)習(xí)課，但由于長(zhǎng)時(shí)間未接觸該內(nèi)容，所以對(duì)于大多數(shù)學(xué)生而言均已遺忘該內(nèi)容。所以為了所有的學(xué)生能理解“玻爾原子模型”，提高教學(xué)質(zhì)量和效率，還應(yīng)該從最基本內(nèi)容開(kāi)始，帶領(lǐng)學(xué)生利用已有的知識(shí)基礎(chǔ)，再次呈現(xiàn)玻爾原子理論的知識(shí)形成過(guò)程，讓學(xué)生充分理解其內(nèi)涵，并能借此解決常規(guī)問(wèn)題。三、對(duì)教學(xué)過(guò)程的反思：1、通過(guò)問(wèn)題的方式引導(dǎo)學(xué)生掌握玻爾原子模型的基本內(nèi)容，使學(xué)生了解該知識(shí)、規(guī)律的形成過(guò)程；2、通過(guò)對(duì)該節(jié)內(nèi)容相關(guān)的高考試題及模擬試題的整理與分析，總結(jié)出常見(jiàn)考查方式，設(shè)計(jì)相關(guān)例題及變式訓(xùn)練。3、能利用多媒體形象、完整的展現(xiàn)各類模型，并能有效節(jié)約課堂教學(xué)時(shí)間，提高課堂效率。4、在習(xí)題講解過(guò)程中能注重及時(shí)解答學(xué)生在思考問(wèn)題過(guò)程中反饋出來(lái)的思維障礙及錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)?？傊竟?jié)課重在概念的理解和規(guī)律的應(yīng)用，通過(guò)講練結(jié)合，引導(dǎo)分析和當(dāng)堂反饋，同學(xué)們基本