2.3 波尔的原子模型 学案 (2)

2.3
波尔的原子模型
学案2
[学习目标]
（1）了解玻尔原子理论的主要内容；
（2）了解能级、能量量子化以及基态、激发态的概念。
[学习重点]
玻尔原子理论的基本假设，玻尔理论对氢光谱的解释。
方法技巧
1、玻尔的原子理论的理解方法
（1）能级（定态）假设：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量。
（2）跃迁假设：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射（或吸收）一定频率的光子，光子的能量为。
（3）轨道量子化假设：电子的可能轨道的分布是不连续的。氢原子的电子在各条轨道上运动时的轨道半径：（n=1，2，3）；能量：
（n=1，2，3）。
2、氢原子能级结构的理解
（1）基态和激发态
①基态：原子处于最低能级时，电子在离核最近的轨道上运动，这种定态叫基态。
②激发态：原子处于较高能级时，电子在离核较远的轨道上运动，这种定态叫激发态。
（2）原子发光：原子从基态向激发态跃迁的过程吸收能量。原子从较高的激发态向较低的激发态或基态跃迁的过程辐射能量，这个能量以光子的形式辐射出去，吸收或辐射的能量恰等于发生跃迁的两能级之差。能量差值不同，发射的光频率也不同，我们就能观察到不同颜色的光。
典例剖析
例1
对玻尔理论的评论和议论，正确的是（
）
A．玻尔理论的成功，说明经典电磁理论不适用于原子系统，也说明了电磁理论不适用于电子运动
B．玻尔理论成功地解释了氢原子光谱的规律，为量子力学的建立奠定了基础
C．玻尔理论的成功之处是引入量子观念
D．玻尔理论的成功之处，是它保留了经典理论中的一些观点，如电子轨道的概念
解析：玻尔理论的成功之处在于他引入了量子观念，局限性在于保留了经典理论中的一些观点，如电子轨道的概念，故C正确，D错误；玻尔理论成功地解释了氢原子光谱的规律，故B正确；玻尔在推导电子绕原子核运动的轨道半径，是根据电磁理论而求得的，完全是经典力学的方法，故A错误。
答案：BC
规律总结：玻尔理论既有成功之处，比如引入了量子力学的观点，但也有其局限性，比如保留了经典力学的成分，因此玻尔理论是一种半经典的量子论。
例2
如图所示，是氢原子的5个能级，则核外电子在这5个能级之间由高向低跃迁时，能产生几种波长的电磁波？波长最短的是由哪两个能级之间发生？
　　
解析：根据玻尔理论，跃迁发生在两个能级之间，设量子数为n，那么产生的光子能量△E=hυ种类数为，如图所示。
又
，
当n=5时，有
种
由
可以看出△E越大，则λ越小，由n=5→n=1，△E最大。
答案：见解析。
规律总结：原子发生跃迁时，辐射的光子的能量等于发生跃迁的两能级之差，两能级之差越大，光子的频率越大，而波长越短。
自主演练
各个击破
1．对玻尔理论的下列说法中，正确的是（
）
A．继承了卢瑟福的原子模型，但对原子能量和电子轨道引入了量子化假设
B．对经典电磁理论中关于“做加速运动的电荷要辐射电磁波”的观点表示赞同
C．用能量转化与守恒建立了原子发光频率与原子能量变化之间的定量关系
D．玻尔的两个公式是在他的理论基础上利用经典电磁理论和牛顿力学计算出来的
1．ACD
2．下面关于玻尔理论的解释中，不正确的说法是（
）
A．原子只能处于一系列不连续的状态中，每个状态都对应一定的能量
B．原子中，虽然核外电子不断做加速运动，但只要能量状态不改变，就不会向外辐射能量
C．原子从一种定态跃迁到另一种定态时，一定要辐射一定频率的光子
D．原子的每一个能量状态都对应一个电子轨道，并且这些轨道是不连续的
2．C
3．根据玻尔理论，氢原子中，量子数N越大，则下列说法中正确的是（
）
A．电子轨道半径越大
B．核外电子的速率越大
C．氢原子能级的能量越大
D．核外电子的电势能越大
3．ACD
4．根据玻尔的原子理论，氢原子中电子绕核运动的半径（
）
A．可以取任意值
B．可以在某一范围内取任意值
C．可以取一系列不连续的任意值
D．是一系列不连续的特定值
4．D
【反思】
收获
疑问