人教版(新教材)高中物理選擇性必修3學案：第4節(jié) 氫原子光譜和玻爾的原子模型

人教版(新教材)高中物理選擇性必修第三冊PAGEPAGE1第4節(jié)氫原子光譜和玻爾的原子模型核心素養(yǎng)物理觀念科學思維1.了解光譜、連續(xù)譜和線狀譜等概念。2.知道氫原子光譜的實驗規(guī)律。3.知道經(jīng)典物理學的困難在于無法解釋原子的穩(wěn)定性和光譜分立特性。4.知道玻爾原子理論的基本假設的主要內(nèi)容。5.了解能級、躍遷、能量量子化以及基態(tài)、激發(fā)態(tài)等概念。6.能用玻爾原子理論簡單解釋氫原子模型。7.了解玻爾模型的不足之處及其原因。讓學生進一步體會物理規(guī)律是在接受實踐檢驗的過程中不斷地發(fā)展和完善的。知識點一光譜〖觀圖助學〗如圖，把食鹽放在火中灼燒，會發(fā)出黃色的光。食鹽為什么發(fā)黃光而不發(fā)其他顏色的光呢？〖提*示〗發(fā)出的黃光是鈉原子發(fā)光形成的光譜。1.定義：用光柵或棱鏡可以把各種顏色的光按波長展開，獲得光的波長(頻率)和強度分布的記錄。2.分類(1)線狀譜：光譜是一條條的亮線。(2)連續(xù)譜：光譜是連在一起的光帶。3.特征譜線：各種原子的發(fā)射光譜都是線狀譜，說明原子只發(fā)出幾種特定頻率的光，不同原子的亮線位置不同，說明不同原子的發(fā)光頻率不一樣，光譜中的亮線稱為原子的特征譜線。4.應用：利用原子的特征譜線，可以鑒別物質(zhì)和確定物質(zhì)的組成成分，這種方法稱為光譜分析，它的優(yōu)點是靈敏度高，樣本中一種元素的含量達到10－13kg時就可以被檢測到?！妓伎寂袛唷?1)各種原子的發(fā)射光譜都是線狀譜，并且只能發(fā)出幾個特定的頻率。(√)(2)可以利用光譜分析來鑒別物質(zhì)和確定物質(zhì)的組成成分。(√)(3)太陽光譜是連續(xù)譜，氫光譜是線狀譜。(×)知識點二氫原子光譜的實驗規(guī)律1.氫原子光譜的特點：光譜的結(jié)果顯示氫原子只能發(fā)出一系列特定波長的光。2.巴耳末公式：eq\f(1,λ)＝R∞eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\f(1,n2)))(n＝3，4，5…)其中R∞叫里德伯常量，其值為R∞＝1.10×107m－1。3.巴耳末公式的意義：以簡潔的形式反映了氫原子的線狀光譜，即輻射波長的分立特征?！妓伎寂袛唷?1)光是由原子核內(nèi)部的電子運動產(chǎn)生的，光譜研究是探索原子核內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一條重要途徑。(×)(2)稀薄氣體的分子在強電場的作用下會變成導體并發(fā)光。(√)(3)巴耳末公式中的n既可以取整數(shù)也可以取小數(shù)。(×)知識點三經(jīng)典理論的困難1.核式結(jié)構(gòu)模型的成就：正確地指出了原子核的存在，很好地解釋了α粒子散射實驗。2.經(jīng)典理論的困難：經(jīng)典物理學既無法解釋原子的穩(wěn)定性，又無法解釋原子光譜的分立特征?！妓伎寂袛唷?1)經(jīng)典物理學很好地解釋原子的穩(wěn)定性。(×)(2)經(jīng)典物理學無法解釋原子光譜的分立特征。(√)(3)經(jīng)典物理學可以很好地應用于宏觀世界，也能解釋原子世界的現(xiàn)象。(×)知識點四玻爾原子理論的基本假設〖觀圖助學〗電子由內(nèi)軌道躍遷到外軌道時，需要吸收能量還是放出能量？與在內(nèi)軌道相比，電子在外軌道的能量大還是小？〖答案〗電子由內(nèi)軌道躍遷到外軌道時需要吸收能量，電子在外軌道時能量大。1.軌道量子化(1)原子中的電子在庫侖引力的作用下，繞原子核做圓周運動。(2)電子運行軌道的半徑不是任意的，也就是說電子的軌道是B(A.連續(xù)變化B.量子化)的。(3)電子在這些軌道上繞核的轉(zhuǎn)動是穩(wěn)定的，不產(chǎn)生電磁輻射。2.定態(tài)(1)當電子在不同軌道上運動時，原子處于不同的狀態(tài)，原子在不同的狀態(tài)中具有不同的能量，即原子的能量是量子化的，這些量子化的能量值叫作能級。(2)原子中這些具有確定能量的穩(wěn)定狀態(tài)，稱為定態(tài)。能量最低的狀態(tài)叫作基態(tài)，其他的狀態(tài)叫作激發(fā)態(tài)。3.躍遷：當電子從能量較高的定態(tài)軌道(其能量記為Em)躍遷到能量較低的定態(tài)軌道(能量記為En，m>n)時，會放出能量為hν的光子，這個光子的能量由前后兩個能級的能量差決定，即hν＝Em－En，該式被稱為頻率條件，又稱輻射條件。反之，當電子吸收光子時會從較低的能量態(tài)躍遷到較高的能量態(tài)，吸收的光子能量同樣由頻率條件決定?！妓伎寂袛唷?1)玻爾認為電子運行軌道半徑是任意的，就像人造地球衛(wèi)星，能量大一些，軌道半徑就會大點。(×)(2)玻爾認為原子的能量是量子化的，不能連續(xù)取值。(√)(3)當電子從能量較高的定態(tài)軌道躍遷到能量較低的定態(tài)軌道時，會放出任意能量的光子。(×)知識點五玻爾理論對氫光譜的解釋1.氫原子的能級圖(如圖)2.解釋巴耳末公式(1)按照玻爾理論，原子從高能級(如從E3)躍遷到低能級(如到E2)時輻射的光子的能量為hν＝E3－E2。(2)巴耳末公式中的正整數(shù)n和2正好代表能級躍遷之前和之后所處的定態(tài)軌道的量子數(shù)n和2。并且理論上的計算和實驗測量的里德伯常量符合得很好。3.解釋氣體導電發(fā)光：通常情況下，原子處于基態(tài)，基態(tài)是最穩(wěn)定的，原子受到電子的撞擊，有可能向上躍遷到激發(fā)態(tài)，處于激發(fā)態(tài)的原子是不穩(wěn)定的，會自發(fā)地向能量較低的能級躍遷，放出光子，最終回到基態(tài)。4.解釋氫原子光譜的不連續(xù)性：原子從較高能級向低能級躍遷時放出光子的能量等于前后兩能級差，由于原子的能級是分立的，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。5.解釋不同原子具有不同的特征譜線：不同的原子具有不同的結(jié)構(gòu)，能級各不相同，因此輻射(或吸收)的光子頻率也不相同?！妓伎寂袛唷?1)玻爾理論能很好地解釋氫原子的巴耳末線系。(√)(2)處于基態(tài)的原子是不穩(wěn)定的，會自發(fā)地向其他能級躍遷，放出光子。(×)(3)不同的原子具有相同的能級，原子躍遷時輻射的光子頻率是相同的。(×)知識點六玻爾理論的局限性1.玻爾理論的成功之處：玻爾理論第一次將量子觀念引入原子領域，提出了定態(tài)和躍遷的概念，成功地解釋了氫原子光譜的實驗規(guī)律。2.玻爾理論的局限性：保留了經(jīng)典粒子的觀念，仍然把電子的運動看作經(jīng)典力學描述下的軌道運動。3.電子云：原子中電子的坐標沒有確定的值，我們只能說某時刻電子在某點附近單位體積內(nèi)出現(xiàn)的概率是多少，如果用疏密不同的點表示電子在各個位置出現(xiàn)的概率，畫出圖來就像云霧一樣，故稱電子云?！妓伎寂袛唷?1)玻爾第一次提出了量子化的觀念。(×)(2)玻爾的原子理論模型可以很好地解釋氦原子的光譜現(xiàn)象。(×)(3)電子的實際運動并不是具有確定坐標的質(zhì)點的軌道運動。(√)形成光譜的原理是光的色散或光的衍射。光譜是探索原子結(jié)構(gòu)的一條重要途徑。光譜分析只能利用線狀譜。巴耳末公式中的n只能取正整數(shù)。原子核式結(jié)構(gòu)模型與經(jīng)典電磁理論的矛盾給人們的啟示：這些矛盾的存在，不僅表明這一模型還不完善，而且還預示著原子世界需要一個不同于經(jīng)典物理學的理論。盧瑟福的原子模型與玻爾的原子模型有哪些相同點和不同點？(1)相同點①原子有帶正電的核，原子質(zhì)量幾乎全部集中在核上。②帶負電的電子在核外運轉(zhuǎn)。(2)不同點盧瑟福模型：庫侖力提供向心力，r的取值是連續(xù)的。玻爾模型：軌道r是分立的、量子化的，原子能量也是量子化的。1.如何理解玻爾原子理論的基本假設中的定態(tài)？這里所說的定態(tài)是指原子可能的一種能量狀態(tài)，有某一數(shù)值的能量，這些能量包含了電子的動能和電勢能。2.如何理解玻爾理論中的“躍遷”？原子由一個能量態(tài)變?yōu)榱硪粋€能量態(tài)的過程稱為躍遷。這里用的“躍”字，包含著“不連續(xù)”的意思。3.電子由高能量狀態(tài)躍遷到低能量狀態(tài)時，釋放出的光子的頻率可以是任意值嗎？不可以，因各定態(tài)軌道的能量是固定的，由hν＝Em－En可知，躍遷時釋放出的光子的頻率也是一系列固定值。在巴耳末公式中如果把分母中的2換為其他自然數(shù)，就得到了其他譜線系的波長。它們對應于氫原子從較高能級向其他能級躍遷時輻射的光。(1)原子吸收光子由低能級向高能級躍遷時，原子吸收光子能量是有條件的，只有光子能量等于某兩個能級差時才被原子吸收發(fā)生躍遷。若是與實物粒子碰撞帶來的能量，則吸收恰為兩能級之間能量差的部分，多余的能量不被吸收。(2)如果光子的能量E≥13.6eV，原子也能吸收，吸收后原子發(fā)生電離。原子處在哪一能級狀態(tài)是最為穩(wěn)定的？在各能級間躍遷時遵循怎樣的規(guī)律？原子處于基態(tài)時最穩(wěn)定。原子吸收光子或受到粒子的撞擊時，會發(fā)生躍遷，由較低的能級躍遷到較高的能級；處于激發(fā)態(tài)的原子是不穩(wěn)定的，會自發(fā)地向能量較低的能級躍遷，放出光子，最終回到基態(tài)。氫原子能級躍遷時的能量是如何變化的？當電子軌道半徑減小時，庫侖引力做正功，原子的電勢能Ep減小，電子動能增大，原子能量減小，反之，電子軌道半徑增大時，原子電勢能增大，電子動能減小，原子能量增大。核心要點光譜和光譜分析〖要點歸納〗1.光譜的分類2.幾種光譜的比較比較光譜產(chǎn)生條件光譜形式及應用線狀光譜稀薄氣體發(fā)光形成的光譜一些不連續(xù)的明線組成，不同元素的明線光譜不同(又叫特征光譜)，可用于光譜分析連續(xù)光譜熾熱的固體、液體和高壓氣體發(fā)光形成的連續(xù)分布，一切波長的光都有吸收光譜熾熱的白光通過溫度較白光低的氣體后，再色散形成的用分光鏡觀察時，見到連續(xù)光譜背景上出現(xiàn)一些暗線(與特征譜線相對應)，可用于光譜分析3.太陽光譜(1)太陽光譜的特點：在連續(xù)譜的背景上出現(xiàn)一些不連續(xù)的暗線，是一種吸收光譜。(2)對太陽光譜的解釋：陽光中含有各種顏色的光，但當陽光透過太陽的高層大氣射向地球時，太陽高層大氣中含有的元素會吸收它自己特征譜線的光，然后再向四面八方發(fā)射出去，到達地球的這些譜線看起來就暗了，這就形成了明亮背景下的暗線。4.原子光譜：對于同一種原子，線狀譜的位置相同，不同原子的譜線位置不同，這樣的譜線叫原子光譜，它只決定于原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，也稱為原子的特征譜線。5.光譜分析(1)優(yōu)點：靈敏度高，分析物質(zhì)的最低量達10－10g。(2)應用：a.發(fā)現(xiàn)新元素；b.鑒別物體的物質(zhì)成分。(3)用于光譜分析的光譜：線狀光譜和吸收光譜?！荚囶}案例〗〖例1〗(多選)下列關于光譜的說法正確的是()A.連續(xù)光譜就是由連續(xù)發(fā)光的物體產(chǎn)生的光譜，線狀譜是線狀光源產(chǎn)生的光譜B.通過對連續(xù)譜的光譜分析，可鑒定物質(zhì)成分C.連續(xù)光譜包括一切波長的光，線狀譜只包括某些特定波長的光D.通過對線狀譜的明線光譜分析或?qū)ξ展庾V的暗線分析，可鑒定物質(zhì)成分審題指導解答本題應把握以下三點：(1)弄清連續(xù)譜和線狀譜的產(chǎn)生和概念。(2)正確區(qū)分連續(xù)譜和線狀譜。(3)知道哪些譜線可以用來光譜分析?！冀馕觥竭B續(xù)譜是指光譜由連續(xù)分布的一切波長的光(一切單色光)組成的，而不是指光源是連續(xù)的。連續(xù)譜是由熾熱固體、液體及高壓氣體發(fā)光產(chǎn)生的，線狀譜是由一些不連續(xù)的亮線組成的，由稀薄氣體或金屬蒸氣所發(fā)出的光產(chǎn)生的，而不是指光源是線狀光源，選項A錯誤，C正確；光譜分析是根據(jù)不同原子都有自己的特征譜線來鑒別物質(zhì)和確定物質(zhì)的組成成分的方法，連續(xù)譜含有一切波長的光，不是原子的特征譜線，不能用來做光譜分析，而線狀譜和吸收光譜都是原子自身的特征譜線，所以可以用來做光譜分析，鑒定物質(zhì)成分，其優(yōu)點是靈敏度很高，在發(fā)現(xiàn)和鑒定元素上有著重大的意義，選項B錯誤，D正確。〖答案〗CD〖針對訓練1〗利用光譜分析的方法能夠鑒別物質(zhì)和確定物質(zhì)的組成成分，關于光譜分析，下列說法正確的是()A.利用高溫物體的連續(xù)譜就可鑒別其組成成分B.利用物質(zhì)的線狀譜就可鑒別其組成成分C.高溫物體發(fā)出的光通過物質(zhì)后的光譜上的暗線反映了高溫物體的組成成分D.同一種物質(zhì)的線狀譜與吸收光譜上的暗線，由于光譜的不同，它們沒有關系〖解析〗高溫物體的光譜包括了各種頻率的光，與其組成成分無關，故選項A錯誤；某種物質(zhì)發(fā)光的線狀譜中的明線是與某種原子發(fā)出的某頻率的光有關，通過這些亮線與原子的特征譜線對照，即可確定物質(zhì)的組成成分，選項B正確；高溫物體發(fā)出的光通過物質(zhì)后某些頻率的光被吸收而形成暗線，這些暗線與所經(jīng)物質(zhì)有關，選項C錯誤；某種物質(zhì)發(fā)出某種頻率的光，當光通過這種物質(zhì)時它也會吸收這種頻率的光，因此線狀譜中的亮線與吸收光譜中的暗線相對應。選項D錯誤?！即鸢浮紹核心要點氫原子光譜的實驗規(guī)律與經(jīng)典電磁理論的困難〖要點歸納〗1.氫原子光譜從氫氣放電管可以獲得氫原子光譜，如圖所示。2.氫原子光譜的特點：在氫原子光譜圖中的可見光區(qū)內(nèi)，由右向左，相鄰譜線間的距離越來越小，表現(xiàn)出明顯的規(guī)律性。3.巴爾末公式(1)巴爾末對氫原子光譜的譜線進行研究得到了下面的公式：eq\f(1,λ)＝R∞eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\f(1,n2)))(n＝3，4，5，…)，該公式稱為巴爾末公式。(2)公式中只能取n≥3的整數(shù)，不能連續(xù)取值，波長是分立的值。4.其他譜線：除了巴爾末系，氫原子光譜在紅外和紫外光區(qū)的其他譜線，也都滿足與巴爾末公式類似的關系式。5.經(jīng)典理論的局限性(1)經(jīng)典理論無法解釋原子的穩(wěn)定性。(2)經(jīng)典理論無法解釋原子光譜是分立的線狀譜?！荚囶}案例〗〖例2〗(多選)下列關于巴爾末公式eq\f(1,λ)＝R∝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\f(1,n2)))的理解，正確的是()A.此公式是巴爾末在研究氫原子光譜特征時發(fā)現(xiàn)的B.公式中n可取任意值，故氫原子光譜是連續(xù)譜C.公式中n只能取大于或等于3的整數(shù)值，故氫原子光譜是線狀譜D.公式不但適用于氫原子光譜的分析，也適用于其他原子光譜的分析〖解析〗此公式是巴爾末在研究氫原子光譜在可見光區(qū)的四條譜線中得到的，只適用于氫原子光譜的分析，A正確，D錯誤；公式中n只能取大于等于3的整數(shù)，λ不能連續(xù)取值，故氫原子光譜是線狀譜，B錯誤，C正確?！即鸢浮紸C〖針對訓練2〗(多選)巴爾末通過對氫原子光譜的研究總結(jié)出巴爾末公式eq\f(1,λ)＝R∝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\f(1,n2)))，n＝3，4，5，…，對此，下列說法正確的是()A.巴爾末依據(jù)核式結(jié)構(gòu)理論總結(jié)出巴爾末公式B.巴爾末公式反映了氫原子發(fā)光的連續(xù)性C.巴爾末依據(jù)氫原子光譜的分析總結(jié)出巴爾末公式D.巴爾末公式反映了氫原子發(fā)光的分立性，其波長的分立值并不是人為規(guī)定的〖解析〗巴爾末公式是根據(jù)氫原子光譜總結(jié)出來的。氫原子光譜的不連續(xù)性反映了氫原子發(fā)光的分立性，即輻射波長的分立特征，選項C、D正確?！即鸢浮紺D〖例3〗(多選)關于經(jīng)典電磁理論與原子的核式結(jié)構(gòu)之間的關系，下列說法正確的是()A.經(jīng)典電磁理論很容易解釋原子的穩(wěn)定性B.根據(jù)經(jīng)典電磁理論，電子繞原子核轉(zhuǎn)動時，電子會不斷釋放能量，最后被吸附到原子核上C.根據(jù)經(jīng)典電磁理論，原子光譜應該是連續(xù)的D.原子的核式結(jié)構(gòu)模型徹底否定了經(jīng)典電磁理論〖解析〗根據(jù)經(jīng)典電磁理論，電子在繞核運動的過程中，要向外輻射電磁波，因此能量要減少，電子的軌道半徑要減小，最終會落到原子核上，因而原子是不穩(wěn)定的。電子在轉(zhuǎn)動過程中，隨著轉(zhuǎn)動半徑不斷減小，轉(zhuǎn)動頻率不斷增大，輻射電磁波的頻率不斷變化，因而大量原子發(fā)光的光譜應該是連續(xù)譜。事實上，原子是穩(wěn)定的，原子光譜也不是連續(xù)譜，而是線狀譜，故選項A錯誤，B、C正確；經(jīng)典理論可以很好地應用于宏觀物體，但不能用于解釋原子世界的現(xiàn)象，故選項D錯誤。〖答案〗BC核心要點玻爾原子理論的基本假設〖問題探究〗按照經(jīng)典理論，核外電子在庫侖引力作用下繞原子核做圓周運動。我們知道，庫侖引力和萬有引力形式上有相似之處，電子繞原子核的運動與衛(wèi)星繞地球的運動也一定有某些相似之處，那么若將衛(wèi)星—地球模型縮小是否就可以變?yōu)殡娮印雍四Ｐ湍兀俊即鸢浮讲豢梢?。在玻爾的原子結(jié)構(gòu)理論中，電子的軌道半徑只可能是某些分立的數(shù)值，而衛(wèi)星的軌道半徑可按需要任意取值。〖探究歸納〗1.軌道量子化(1)軌道半徑只能夠是一些不連續(xù)的、某些分立的數(shù)值。(2)氫原子的電子最小軌道半徑為r1＝0.053nm，其余軌道半徑滿足rn＝n2r1，式中n稱為量子數(shù)，對應不同的軌道，只能取正整數(shù)。2.能量量子化(1)不同軌道對應不同的狀態(tài)，在這些狀態(tài)中，盡管電子做變速運動，卻不輻射能量，因此這些狀態(tài)是穩(wěn)定的，原子在不同狀態(tài)有不同的能量，所以原子的能量也是量子化的。(2)基態(tài)：原子最低的能量狀態(tài)稱為基態(tài)，對應的電子在離核最近的軌道上運動，氫原子基態(tài)能量E1＝－13.6eV。(3)激發(fā)態(tài)：較高的能量狀態(tài)稱為激發(fā)態(tài)，對應的電子在離核較遠的軌道上運動。氫原子各能級的關系為：En＝eq\f(1,n2)E1(E1＝－13.6eV，n＝1，2，3，…)。3.躍遷原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)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，即高能級Emeq\o(,\s\up13(輻射光子hν＝Em－En),\s\do12(吸收光子hν＝Em－En))低能級En?！荚囶}案例〗〖例4〗氫原子的核外電子從距核較近的軌道躍遷到距核較遠的軌道的過程中()A.原子要吸收光子，電子的動能增大，原子的電勢能增大B.原子要放出光子，電子的動能減小，原子的電勢能減小C.原子要吸收光子，電子的動能增大，原子的電勢能減小D.原子要吸收光子，電子的動能減小，原子的電勢能增大〖解析〗根據(jù)玻爾的原子結(jié)構(gòu)理論，氫原子核外電子在離核較遠的軌道上運動能量較大，必須吸收一定能量的光子后，電子才能從離核較近的軌道躍遷到離核較遠的軌道，故B錯誤；氫原子核外電子繞核做圓周運動，由原子核對電子的庫侖力提供向心力，即keq\f(e2,r2)＝meq\f(v2,r)，又Ek＝eq\f(1,2)mv2，所以Ek＝eq\f(ke2,2r)，可知電子離核越遠，即r越大時，電子的動能越小，故A、C錯誤；由r變大時，庫侖力對核外電子做負功，因此電勢能增大，故D正確?！即鸢浮紻方法凝煉原子的能量及變化規(guī)律(1)原子的能量：En＝Ekn＋Epn。(2)電子繞氫原子核運動時：keq\f(e2,r2)＝meq\f(v2,r)，故Ekn＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,n)＝eq\f(ke2,2rn)，電子軌道半徑越大，電子繞核運動的動能越小。(3)電子的軌道半徑增大時，庫侖引力做負功，原子的電勢能增大，反之，電勢能減小。(4)電子的軌道半徑增大時，說明原子吸收了光子，從能量較低的軌道躍遷到了能量較高的軌道上，即電子軌道半徑越大，原子的能量越大?！坚槍τ柧?〗(多選)由玻爾理論可知，下列說法中正確的是()A.電子繞核運動有加速度，就要向外輻射電磁波B.處于定態(tài)的原子，其電子做變速運動，但它并不向外輻射能量C.原子內(nèi)電子的可能軌道是連續(xù)的D.原子的軌道半徑越大，原子的能量越大〖解析〗按照經(jīng)典物理學的觀點，電子繞核運動有加速度，一定會向外輻射電磁波，很短時間內(nèi)電子的能量就會消失，與客觀事實相矛盾，由玻爾假設可知選項A、C錯誤，B正確；原子軌道半徑越大，原子能量越大，選項D正確?！即鸢浮紹D〖例5〗(多選)玻爾在他提出的原子模型中所做的假設有()A.原子處于稱為定態(tài)的能量狀態(tài)時，雖然電子做加速運動，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動相對應，而電子的可能軌道的分布是不連續(xù)的C.電子從一個軌道躍遷到另一個軌道時，輻射或吸收一定頻率的光子D.電子躍遷時輻射的光子的頻率等于電子繞核做圓周運動的頻率〖解析〗選項A、B、C三項都是玻爾提出來的假設，其核心是原子定態(tài)概念的引入與能級躍遷學說的提出，也就是“量子化”的概念。原子的不同能量狀態(tài)與電子繞核運動時不同的圓軌道相對應，電子躍遷時輻射光子的頻率由前后兩個能級的能量差決定，即hν＝Em－En，故選項D錯誤，A、B、C正確?！即鸢浮紸BC〖針對訓練4〗(多選)按照玻爾原子理論，下列表述正確的是()A.核外電子運動軌道半徑可取任意值B.氫原子中的電子離原子核越遠，氫原子的能量越大C.電子躍遷時，輻射或吸收光子的能量由能級的能量差決定，即hν＝Em－En(m>n)D.氫原子從激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷的過程，可能輻射能量，也可能吸收能量〖解析〗根據(jù)玻爾理論，核外電子運動的軌道半徑是確定的值，而不是任意值，選項A錯誤；氫原子中的電子離原子核越遠，能級越高，能量越大，選項B正確；由躍遷規(guī)律可知選項C正確；氫原子從激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷的過程中，應輻射能量，選項D錯誤?！即鸢浮紹C核心要點玻爾理論對氫光譜的解釋和玻爾模型的局限性〖問題探究〗氫原子各個能級的能量值如圖所示。(1)為使一處于基態(tài)的氫原子核外電子脫離原子核的束縛電離而成為自由電子，所需的最小能量是多少？(2)大量處于量子數(shù)n＝4的能級氫原子躍遷到n＝1的能級時最多可以產(chǎn)生多少種不同頻率的譜線？(3)只有一個量子數(shù)n＝4的能級氫原子躍遷到n＝1的能級時最多可以產(chǎn)生多少種不同頻率的譜線？〖提*示〗(1)因為基態(tài)的氫原子能量為－13.6eV，則基態(tài)氫原子發(fā)生電離，吸收的能量需大于等于13.6eV。(2)處于n＝4能級的氫原子躍遷到n＝1的能級過程中可以釋放出Ceq\o\al(2,n)＝eq\f(n（n－1）,2)＝eq\f(4×（4－1）,2)＝6種頻率的光子，故最多可以產(chǎn)生6種不同頻率的譜線。(3)只有一個量子數(shù)n＝4的能級氫原子躍遷到n＝1的能級躍遷時最多可以產(chǎn)生N＝n－1＝4－1＝3種不同頻率的譜線?！继骄繗w納〗1.能級圖的理解(1)能級圖中n稱為量子數(shù)，E1代表氫原子的基態(tài)能量，即量子數(shù)n＝1時對應的能量，其值為－13.6eV。En代表電子在第n個軌道上運動時的能量。(2)作能級圖時，能級橫線間的距離和相應的能級差相對應，能級差越大，間隔越寬，所以量子數(shù)越大，能級越密，豎直線的箭頭表示原子躍遷方向，長度表示輻射光子能量的大小，n＝1是原子的基態(tài)，n→∞是原子電離時對應的狀態(tài)。2.能級躍遷：處于激發(fā)態(tài)的原子是不穩(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)。所以一群氫原子處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)時，可能輻射出的光譜線條數(shù)為N＝eq\f(n（n－1）,2)＝Ceq\o\al(2,n)。3.光子的發(fā)射：原子由高能級向低能級躍遷時以光子的形式放出能量，發(fā)射光子的頻率由下式?jīng)Q定。hν＝Em－En(Em、En是始末兩個能級且m>n)能級差越大，放出光子的頻率就越高。4.使原子能級躍遷的兩種粒子——光子與實物粒子(1)原子若是吸收光子的能量而被激發(fā)，其光子的能量必須等于兩能級的能量差，否則不被吸收，不存在激發(fā)到n能級時能量有余，而激發(fā)到n＋1時能量不足，則可激發(fā)到n能級的問題。(2)原子還可吸收外來實物粒子(例如，自由電子)的能量而被激發(fā)，由于實物粒子的動能可部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大于兩能級的能量差值(E＝En－Ek)，就可使原子發(fā)生能級躍遷。5.電離：原子失去電子的過程叫電離。要使原子電離，外界必須對原子做功，所提供的最小能量叫做電離能，處于不同能量狀態(tài)的氫原子的電離能為－eq\f(E1,n2)。當所提供的能量大于或等于電離能時，就能使原子電離。6.玻爾原子模型的局限性(1)保留了經(jīng)典理論，把電子的運動看作經(jīng)典力學描述下的軌道運動。(2)沒有認識到電子的波粒二象性，即電子出現(xiàn)的位置是一種概率情況?！荚囶}案例〗〖例6〗(2019·全國Ⅰ卷，14)氫原子能級示意圖如圖所示。光子能量在1.63eV～3.10eV的光為可見光。要使處于基態(tài)(n＝1)的氫原子被激發(fā)后可輻射出可見光光子，最少應給氫原子提供的能量為()A.12.09eV B.10.20eVC.1.89eV D.1.51eV〖解析〗因為可見光光子的能量范圍是1.63eV～3.10eV，所以氫原子至少要被激發(fā)到n＝3能級，要給氫原子提供的能量最少為E＝〖－1.51－(－13.60)〗eV＝12.09eV，即選項A正確?！即鸢浮紸〖針對訓練5〗(多選)如圖所示是氫原子四個能級的示意圖，當氫原子從高能級向低能級躍遷時會輻射一定頻率的光子，則以下說法正確的是()A.一個處于n＝3能級的氫原子，自發(fā)躍遷時最多能輻射出三種不同頻率的光子B.根據(jù)玻爾的原子結(jié)構(gòu)理論可知，氫原子輻射出一個光子后，氫原子的電勢能減小C.n＝4能級的氫原子自發(fā)躍遷時，輻射光子的能量最大為12.75eVD.一個處于基態(tài)的氫原子可以吸收任意頻率的光子后躍遷到高能級〖解析〗一個處于n＝3能級的氫原子最多可輻射出兩種不同頻率的光子，一群處于n＝3能級的氫原子最多可輻射出三種不同頻率的光子，選項A錯誤；氫原子輻射光子后，由高能級躍遷到低能級，電子的軌道半徑減小，動能增大，氫原子總能量減小，電勢能減小，故選項B正確；由能級躍遷條件，氫原子只吸收或放出特定頻率的光子，可知選項C正確，D錯誤?！即鸢浮紹C1.(光譜和光譜分析)關