人教版高中物理选修3-5 18.4 玻尔原子模型 课件:24张PPT
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| 名称 | 人教版高中物理选修3-5 18.4 玻尔原子模型 课件:24张PPT |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 857.8KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2018-11-14 19:54:25 | ||
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文档简介
课件24张PPT。第十八章 原子结构第3节
玻尔原子模型
学习目标1.知道玻尔原子理论的基本假设的主要内容。
2.了解能级、跃迁、能量量子化以及基态、激发态等概念，会计算原子跃迁时吸收或辐射光子的能量。
3.能用玻尔原子理论简单解释氢原子光谱。
4.了解波尔模型的不足之处及原因。1.新的原子结构理论必须满足的要求（1）保留核式结构；（2）能解释原子的稳定性和原子的分立谱线； （3）不同于经典理论且没有实验证据，应表达成假设。 保留原有已经取得的成功之外，更换困惑之处，能解释已知的事实。具体有：一、玻尔理论提出的的背景一、玻尔理论提出的背景 1、1900年普朗克把能量子引入物理学，正确破除了“能量连续变化”的传统观念，成功解释了黑体辐射规律。 2、1905年爱因斯坦提出了光本身就是一个个不可分割的能量子组成的，建立了光子新概念，成功解释了光电效应现象。 猜想：从宏观现象总结出来的经典电磁理论不适用于原子这样小的物体产生的微观现象。 1913年玻尔在卢瑟福学说的基础上，大胆把普朗克的量子理论运用到原子系统上，提出了玻尔理论。 一、玻尔理论提出的背景二、玻尔原子理论的主要假设1.轨道量子化
(1)原子中的电子在 库仑引力 的作用下，绕原子核做圆周运动。
(2)电子运行轨道的半径不是任意的，也就是说电子的轨道是 量子化 的。
(3)电子在这些轨道上绕核的转动是 稳定 的，不产 电磁辐射。二、玻尔原子理论的主要假设2.定态假设
(1)当电子在不同轨道上运动时，原子处于不同的状态，故具有不同的能量，即原子的能量是量子化的，这些量子化的能量值叫做 能级 。原子中这些具有确定能量的稳定状态，简称为 定态 。
(2)基态：原子能量 最低 的状态称为基态，对应的电子在离核 最近 的轨道上运动，氢原子基态能量E1＝ 13.6eV 。
(3)激发态：较高的能量状态称为激发态，对应的电子在离核较远的轨道上运动。二、玻尔原子理论的主要假设2.定态假设氢原子的轨道半径和各能级关系为：(r1=0.53×10－10m，E1=13.6 eV，n＝1,2,3，…)玻尔从上述假设出发，利用库仑定律和牛顿运动定律，计算出了氢的电子可能的轨道半径和对应的能量。二、玻尔原子理论的主要假设3.跃迁假设 原子在不同定态间跃迁时，它只能辐射（或吸收）一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即：h v=Em—En （m>n）,称为辐射条件。
说明：跃迁的几种情况1.光子使原子跃迁:光子的能量只有恰好等于能级差时，才能被吸收。2.实物粒子使原子跃迁:粒子能量可以全部或部分被吸收3.原子电离：电子完全摆脱原子核的束缚，成为自由电子E=Ekn+Epn/eV巩固练习【练1】根据玻尔理论，在氢原子中量子数n越大，则( )
A．电子轨道半径越小 B．核外电子速度越小
C．原子能级能量越小 D．原子的电势能越小 离原子核越远大大大B 【练2】氢原子辐射出一个光子后，则( )
A．电子绕核旋转的半径增大 B．电子的动能增大
C．氢原子的电势能增大 D．原子的能级值增大 高能级到低能级高轨道到低轨道B三、氢原子的能级图－－－－－－－－－－－－－－－－－１２３４５-13.6-3.4-1.51-0.85-0.540 eVnE=Ekn+Epn/eV∞基态激发态巴耳末系(可见光)一群原子从n能级跃迁，可能的光子频率有 种(不稳定)(稳定)赖曼系 紫外线帕邢系布喇开系普丰特系红外线巩固练习【例1】如图所示，是氢原子四个能级的示意图．当氢原子从n＝4的能级跃迁到n＝3的能级时，辐射出光子a，当氢原子从n＝3的能级跃迁到n＝2的能级时，辐射出光子b，则以下判断正确的是( )
A．光子a的能量大于光子b的能量
B．光子a的频率大于光子b的频率
C．光子a的波长大于光子b的波长
D．在真空中光子a的传播速度大于光子b的传播速度
C巩固练习【例2】现有一群处于n＝4能级上的氢原子，已知氢原子的基态能量E1＝－13.6eV，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s.则：
(1) 这群氢原子发出的光谱共有几条谱线？
(2) 这群氢原子发出的光子的最大频率是多少？
图1解析：氢原子能级跃迁图如图所示.从图中可以看出能辐射出6种频率不同的光子，它们分别是n＝4→n＝3，n＝4→n＝2，n＝4→n＝1，n＝3→n＝2，n＝3→n＝1，n＝2→n＝1。 从n＝4的激发态跃迁到基态辐射光子能量ΔE＝E4－E1＝－0.85 eV－(－13.6 eV)＝12.75 eV.1.解释巴耳末公式 按照玻尔理论，从高能级跃迁到低能级时辐射的光子的能量为hν＝Em－En，巴耳末公式中的正整数n和2正好代表能级跃迁前、后所处的轨道量子数n和2。四、用玻尔原子结构理论解释有关现象2.解释气体导电发光 通常情况下原子处于基态，基态是最稳定的。原子受到电子的撞击，有可能向上跃迁到激发态，处于激发态的原子是不稳定的，会自发地向能量较低的能级跃迁，放出光子，最终回到基态。3.解释氢原子光谱的不连续性 原子从高能级向低能级跃迁时放出的光子的能量等于前后两个能级之差，由于原子的能级是分立的，所以放出的光子的能量也是的分立的，因此原子的发射光谱只有一些分立的亮线。四、用玻尔原子结构理论解释有关现象4.解释不同原子具有不同的特征谱线 不同的原子具有不同的结构，能级各不相同，因此辐射(或吸收)的光子频率也不相同。 将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁概念，完美解释了氢原子光谱的实验规律。1、玻尔理论的不足之处2、玻尔理论的可取之处 无法解释较复杂原子的光谱。因为玻尔理论保留了“粒子”等经典概念，把电子的运动仍然看作经典力学下描述的轨道运动。五、玻尔模型的局限性怎样修正完善玻尔模型？基本思想：必须彻底放弃经典概念修正理论：用电子云概念取代经典的轨道概念电子在某处单位体积内出现的概率——电子云概率电子云六、人类认识原子结构的历程学以致用巩固练习1.(多选)如图5所示为氢原子的能级图，
A、B、C分别表示电子在三种不同能级跃
迁时放出的光子，则下列判断中正确的是
（ ）
A.能量和频率最大、波长最短的是B光子
B.能量和频率最小、波长最长的是C光子
C.频率关系为νB＞νA＞νC，所以B的粒子性最强
D.波长关系为λB＞λA＞λCABC巩固练习2.如图4所示为氢原子的能级图.用光子
能量为13.06 eV的光照射一群处于基态
的氢原子，则可能观测到氢原子发射的
不同波长的光有多少种？（ ）
A.15种 B.10种
C.4种 D.1种B巩固练习3.氢原子处于基态时，原子能量E1＝－13.6 eV，普朗克常量取h＝6.6×10－34 J·s.
(1)处于n＝2激发态的氢原子，至少要吸收多大能量的光子才能电离？
(2)今有一群处于n＝4激发态的氢原子，最多可以辐射几种不同频率的光子？其中最小的频率是多少？(结果保留2位有效数字)
玻尔原子模型
学习目标1.知道玻尔原子理论的基本假设的主要内容。
2.了解能级、跃迁、能量量子化以及基态、激发态等概念，会计算原子跃迁时吸收或辐射光子的能量。
3.能用玻尔原子理论简单解释氢原子光谱。
4.了解波尔模型的不足之处及原因。1.新的原子结构理论必须满足的要求（1）保留核式结构；（2）能解释原子的稳定性和原子的分立谱线； （3）不同于经典理论且没有实验证据，应表达成假设。 保留原有已经取得的成功之外，更换困惑之处，能解释已知的事实。具体有：一、玻尔理论提出的的背景一、玻尔理论提出的背景 1、1900年普朗克把能量子引入物理学，正确破除了“能量连续变化”的传统观念，成功解释了黑体辐射规律。 2、1905年爱因斯坦提出了光本身就是一个个不可分割的能量子组成的，建立了光子新概念，成功解释了光电效应现象。 猜想：从宏观现象总结出来的经典电磁理论不适用于原子这样小的物体产生的微观现象。 1913年玻尔在卢瑟福学说的基础上，大胆把普朗克的量子理论运用到原子系统上，提出了玻尔理论。 一、玻尔理论提出的背景二、玻尔原子理论的主要假设1.轨道量子化
(1)原子中的电子在 库仑引力 的作用下，绕原子核做圆周运动。
(2)电子运行轨道的半径不是任意的，也就是说电子的轨道是 量子化 的。
(3)电子在这些轨道上绕核的转动是 稳定 的，不产 电磁辐射。二、玻尔原子理论的主要假设2.定态假设
(1)当电子在不同轨道上运动时，原子处于不同的状态，故具有不同的能量，即原子的能量是量子化的，这些量子化的能量值叫做 能级 。原子中这些具有确定能量的稳定状态，简称为 定态 。
(2)基态：原子能量 最低 的状态称为基态，对应的电子在离核 最近 的轨道上运动，氢原子基态能量E1＝ 13.6eV 。
(3)激发态：较高的能量状态称为激发态，对应的电子在离核较远的轨道上运动。二、玻尔原子理论的主要假设2.定态假设氢原子的轨道半径和各能级关系为：(r1=0.53×10－10m，E1=13.6 eV，n＝1,2,3，…)玻尔从上述假设出发，利用库仑定律和牛顿运动定律，计算出了氢的电子可能的轨道半径和对应的能量。二、玻尔原子理论的主要假设3.跃迁假设 原子在不同定态间跃迁时，它只能辐射（或吸收）一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即：h v=Em—En （m>n）,称为辐射条件。
说明：跃迁的几种情况1.光子使原子跃迁:光子的能量只有恰好等于能级差时，才能被吸收。2.实物粒子使原子跃迁:粒子能量可以全部或部分被吸收3.原子电离：电子完全摆脱原子核的束缚，成为自由电子E=Ekn+Epn/eV巩固练习【练1】根据玻尔理论，在氢原子中量子数n越大，则( )
A．电子轨道半径越小 B．核外电子速度越小
C．原子能级能量越小 D．原子的电势能越小 离原子核越远大大大B 【练2】氢原子辐射出一个光子后，则( )
A．电子绕核旋转的半径增大 B．电子的动能增大
C．氢原子的电势能增大 D．原子的能级值增大 高能级到低能级高轨道到低轨道B三、氢原子的能级图－－－－－－－－－－－－－－－－－１２３４５-13.6-3.4-1.51-0.85-0.540 eVnE=Ekn+Epn/eV∞基态激发态巴耳末系(可见光)一群原子从n能级跃迁，可能的光子频率有 种(不稳定)(稳定)赖曼系 紫外线帕邢系布喇开系普丰特系红外线巩固练习【例1】如图所示，是氢原子四个能级的示意图．当氢原子从n＝4的能级跃迁到n＝3的能级时，辐射出光子a，当氢原子从n＝3的能级跃迁到n＝2的能级时，辐射出光子b，则以下判断正确的是( )
A．光子a的能量大于光子b的能量
B．光子a的频率大于光子b的频率
C．光子a的波长大于光子b的波长
D．在真空中光子a的传播速度大于光子b的传播速度
C巩固练习【例2】现有一群处于n＝4能级上的氢原子，已知氢原子的基态能量E1＝－13.6eV，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s.则：
(1) 这群氢原子发出的光谱共有几条谱线？
(2) 这群氢原子发出的光子的最大频率是多少？
图1解析：氢原子能级跃迁图如图所示.从图中可以看出能辐射出6种频率不同的光子，它们分别是n＝4→n＝3，n＝4→n＝2，n＝4→n＝1，n＝3→n＝2，n＝3→n＝1，n＝2→n＝1。 从n＝4的激发态跃迁到基态辐射光子能量ΔE＝E4－E1＝－0.85 eV－(－13.6 eV)＝12.75 eV.1.解释巴耳末公式 按照玻尔理论，从高能级跃迁到低能级时辐射的光子的能量为hν＝Em－En，巴耳末公式中的正整数n和2正好代表能级跃迁前、后所处的轨道量子数n和2。四、用玻尔原子结构理论解释有关现象2.解释气体导电发光 通常情况下原子处于基态，基态是最稳定的。原子受到电子的撞击，有可能向上跃迁到激发态，处于激发态的原子是不稳定的，会自发地向能量较低的能级跃迁，放出光子，最终回到基态。3.解释氢原子光谱的不连续性 原子从高能级向低能级跃迁时放出的光子的能量等于前后两个能级之差，由于原子的能级是分立的，所以放出的光子的能量也是的分立的，因此原子的发射光谱只有一些分立的亮线。四、用玻尔原子结构理论解释有关现象4.解释不同原子具有不同的特征谱线 不同的原子具有不同的结构，能级各不相同，因此辐射(或吸收)的光子频率也不相同。 将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁概念，完美解释了氢原子光谱的实验规律。1、玻尔理论的不足之处2、玻尔理论的可取之处 无法解释较复杂原子的光谱。因为玻尔理论保留了“粒子”等经典概念，把电子的运动仍然看作经典力学下描述的轨道运动。五、玻尔模型的局限性怎样修正完善玻尔模型？基本思想：必须彻底放弃经典概念修正理论：用电子云概念取代经典的轨道概念电子在某处单位体积内出现的概率——电子云概率电子云六、人类认识原子结构的历程学以致用巩固练习1.(多选)如图5所示为氢原子的能级图，
A、B、C分别表示电子在三种不同能级跃
迁时放出的光子，则下列判断中正确的是
（ ）
A.能量和频率最大、波长最短的是B光子
B.能量和频率最小、波长最长的是C光子
C.频率关系为νB＞νA＞νC，所以B的粒子性最强
D.波长关系为λB＞λA＞λCABC巩固练习2.如图4所示为氢原子的能级图.用光子
能量为13.06 eV的光照射一群处于基态
的氢原子，则可能观测到氢原子发射的
不同波长的光有多少种？（ ）
A.15种 B.10种
C.4种 D.1种B巩固练习3.氢原子处于基态时，原子能量E1＝－13.6 eV，普朗克常量取h＝6.6×10－34 J·s.
(1)处于n＝2激发态的氢原子，至少要吸收多大能量的光子才能电离？
(2)今有一群处于n＝4激发态的氢原子，最多可以辐射几种不同频率的光子？其中最小的频率是多少？(结果保留2位有效数字)