高中物理 选修3-5 玻尔的原子模型

2
(3)若知道每条发光的能量或频率，可根据已知情况判定光线
所在区域.
【典例】(1)欲使处于基态的氢原子激发，下列措施可行的 是( ) A.用12.09 eV的光子照射 B.用13 eV的光子照射 C.用14 eV的光子照射 D.用13 eV的电子碰撞
(2)欲使处于基态的氢原子电离，下列措施可行的是( ) A.用13.6 eV的光子照射 B.用15 eV的光子照射 C.用13.6 eV的电子碰撞 D.用15 eV的电子碰撞
2.能量量子化 (1)与轨道量子化对应的能量不连续的现象. (2)电子在可能轨道上运动时，尽管是变速运动，但它并不释 放能量，原子是稳定的，这样的状态也称之为定态. 由于原子的可能状态(定态)是不连续的，具有的能量也是不 连续的，这样的能量值，称为能级，能量最低的状态称为基 态，其他的状态叫做激发态.对氢原子，以无穷远处为势能零 点时，基态能量E1=-13.6 eV.
(3)其能级公式：
En
E1 n2
,
式中n称为量子数，对应不同的轨
道，n取值不同，基态取n=1,激发态n=2,3,4…；量子数n越
大，表示能级越高.
(4)En=Ekn+Epn.
氢原子中电子绕核运动时:
e2 k r2
m
v2 r
，故Ekn
1 2
mv
n
2
ke2 2rn
.
当电子的轨道半径增大时，库仑引力做负功，原子的电势能
(2)选A、B、D.基态氢原子的电离能为13.6 eV，则13.6 eV 的光子被氢原子吸收刚好电离，同理，15 eV的光子和15 eV 的电子均可供氢原子电离.至于13.6 eV的电子，由于电子和 氢原子的质量不同，因此两者碰撞时电子不可能把13.6 eV 的能量全部传递给氢原子，因此用13.6 eV的电子碰撞氢原 子时，氢原子不能电离.通过以上分析可知选项A、B、D正确.

玻尔的原子模型
丹麦物理学家 玻尔
定态（电子处于分立的、特 定 的轨道，不辐射能量） 能级（不同轨道上的能量）
玻尔的原子模型
不同能级的能量：
En=E1/n2 E1= - 13.6 eV 发射的光子的能量： hv= En-Em 不同能级的轨道半径： rn=n2r1
玻尔的原子模型
贡献：很好解释了氢原子的光谱中波长满足的规 律。引入了量子化概念，推动了量子力学发展。
选修3-5 第二章 原子结构
第3节 光谱 氢原子光谱 第4节 玻尔的原子模型 能级
几种光谱
炽热的固体、液体或高压气 体发射的多为连续谱 连续谱
稀薄的气体发射的多为线状谱
线状谱
光谱分析应用广泛
氢原子光谱
观察条件： 真空管充入稀薄氢气 分光仪器观察 现象及规律： 线状谱 各条谱线光波长满足巴尔末公式 2~3kV高压
rn=n2r1
跃迁发射的光子能量 hv= En-Em
不完善：无法说明光谱的强度和偏振情况， 无法解释有两个以上电子的原子复杂光谱。
小结
光谱 定义 将光按波长长短顺序排列 分类 连续谱，线状谱 发射谱，吸收谱
氢原子光谱
观察条件
规律
定态 能级
真空
稀薄氢 气
2~3kV 高压
分光仪器 观察
各条谱线波长满足巴尔末公式
一系列分立的、特定

2、同时，按照经典电磁理论，电子绕核运行 时辐射电磁波的频率应该等于电子绕核运行的频 率，随着运行轨道半径的不断变化，电子绕核运 行的频率要不断变化，因此原子辐射电磁波的频 率也要不断变化。这样，大量原子发光的光谱就 应该是包含一切频率的连续谱。
以上矛盾表明，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。为了解决这个矛盾，1913年玻尔在卢瑟福 学说的基础上，把普朗克的量子理论运用到原子 系统上，提出了玻尔理论。
二、玻尔理论的基本假说： 1、定态假设（原子能量量子化）：
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。这些状态叫定态。
2、跃迁假设(频率条件)：原子从一种定 态（设能量为E初）跃迁到另一种定态（设能量 为E终）时，它辐射（或吸收）一定频率的光子， 光子的能量由这两种定态的能量差决定，即
第十八章 原子结构
第四节 玻尔的原子模型
甘肃省通渭县第二中学 李树龙
一、玻尔提出原子模型的背景：
卢瑟福的原子核式结构学说
矛盾 经典的电磁理论的矛盾。
电子绕核运动（有加速度） 磁波
辐射电
频率等于绕核运行的ຫໍສະໝຸດ 率能量减少、轨道半径减少频率变化
电子沿螺旋线轨道落入原子核
原子光谱应为连续光谱
原子是不稳定的
实际上是不连续的亮线
原子是稳定的
1、原来，电子没有被库仑力吸引到核上， 它一定是以很大的速度绕核运动，就象 行星绕着太阳运动那样。按照经典理论， 绕核运动的电子应该辐射出电磁波，因 此它的能量要逐渐减少。随着能量的减 少，电子绕核运行的轨道半径也要减小. 于是电子将沿着螺旋线的轨道落入原子 核，就像绕地球运动的人造卫星受到上 层大气阻力不断损失能量后要落到地面 上一样。 这样看来，原子应当是不稳定 的，然而实际上并不是这样。

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1.根据玻尔理论，关于氢原子的能量，下列说法中正确的是( B ) A.是一系列不连续的任意值 B.是一系列不连续的特定值 C.可以取任意值 D.可以在某一范围内取任意值
解析 根据玻尔模型，氢原子的能量是量子化的，是一系列不连续的 特定值，另外我们可以从氢原子的能级图上，得出氢原子的能级是一 系列的特定值，而不是任意取值的结论，故A、C、D错误，B对.
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3.如图4所示为氢原子的四个能级，其中E1为基态，若氢原子A处于激发 态E2，氢原子B处于激发态E3，则下列说法正确的是( )
A.原子A可能辐射出3种频率的光子
B.原子B可能辐射出3种频率的光子
C.原子A能够吸收原子B发出的光子并跃迁到能级E4
D.原子B能够吸收原子A发出的光子并跃迁到能级E4
答案
(2)氢原子吸收或辐射光子的频率条件是什么？它和氢原子核外的电子 的跃迁有什么关系？ 答案 电子从能量较高的定态轨道(其能量记为Em)跃迁到能量较低的定 态轨道(其能量记为En)时，会放出能量为hν的光子(h是普朗克常量)，这 个光子的能量由前后两个能级的能量差决定，即hν＝Em－En(m＞n)．这 个式子称为频率条件，又称辐射条件． 当电子从较低的能量态跃迁到较高的能量态，吸收的光子的能量同样由 频率条件决定．
图5
解析答案
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。2. 一份耕耘，份收获，努力越大，收获越多，奋斗!奋斗!奋斗!3. 让我们将事前的忧虑，换为事前的思考和计划吧！4. 世界上那些最容易的事情中，拖延时间最不费力5. 不管现在有多么艰辛，我们也要做个生活的舞者。6. 奋斗是万物之父。— —陶行知7. 上帝制造人类的时候就把我们制造成不完美的人，我们一辈子努力的过程就是使自己变得更加完美的过程，我们的一切美德都来自于克服自身缺点的奋斗。8. 不要被任何人打乱自己的脚步，因为没有谁会像你一样清楚和在乎自己 的梦想。9. 时间不在于你拥有多少，只在于你怎样使用10. 水只有碰到石头才能碰出浪花。11. 嘲讽是一种力量，消极的力量。赞扬也是一种力量，但却是积极的力量。12. 在我们成长的路上也会遇到一些挫折，一些困难，那韩智华就是我们 的榜样，永不认输，因为我知道挫折过后是一片晴朗的天空，瞧，成功就在挫折背后向我们招手，成功就是在努力的路上，“成功就在努力的路上”！让我们记住这句话，向美好的明天走去。13. 销售世界上第一号的产品——不是汽车，而 是自己。在你成功地把自己推销给别人之前，你必须百分之百的把自己推销给自己。14. 不要匆忙的走过一天又一天，以至于忘记自己从哪里来，要到哪里去。生命不是一场速度赛跑，她不是以数量而是以质量来计算，知道你停止努力的那 一刻，什么也没有真正结束。15. 也许终点只有绝望和失败，但这绝不是停止前行的理由。16. 有事者，事竟成；破釜沉舟，百二秦关终归楚；苦心人，天不负；卧薪尝胆，三千越甲可吞吴。17. 我颠覆了整个世界。只为了摆正你的倒影18. 好的想法是十分钱一打，真正无价的是能够实现这些想法的人。19. 伤痕是士兵一生的荣耀。20. 只有一条路不能选择——那就是放弃的路；只有一条路不能拒绝——那就是成长的路。21. 多对自己说“我能行，我一定可以”，只有这样才不 会被“不可能”束缚，才能不断超越自我。22. 人生本来就充满未知，一切被安排好反而无味——坚信朝着目标，一步一步地奋斗，就会迈向美好的未来。23. 回避现实的人，未来将更不理想。24. 空想会想出很多绝妙的主意，但却办不成任 何事情。25. 无论什么思想，都不是靠它本身去征服人心，而是靠它的力量；不论靠思想的内容，而是靠那些在历史上某些时期放射出来的生命的光辉。——罗曼·罗兰《约翰·克利斯朵夫》26. 上帝助自助者。27. 你的爸妈正在为你奋斗，这 就是你要努力的理由。28. 有很多人都说：平平淡淡就福，没有努力去拼博，又如何将你的人生保持平淡?又何来幸福?29. 当事情已经发生，不要抱怨，不要沮丧，笑一笑吧，一切都会过去的。30. 外在压力增加时，就应增强内在的动力。31. 我们每个人都应微笑面对人生，没有了怨言，也就不会有哀愁。一个人有了希望，就会对生活充满信心，只要你用美好的心灵看世界，总是以乐观的精神面对人生。32. 勇敢的人。——托尔斯泰《袭击》33. 昨天下了雨，今天刮了风，明天太 阳就出来了。34. 是的，成功不在于结果，更重要的是过程，只要你努力过，拼搏过，也许结果不一定是最好的那也走过了精彩的过程，至少，你不会为此而后悔。35. 每一天的努力，以后只有美好的未来。每一天的坚持，换来的是明天的辉 煌。36. 青年最要紧的精神，是要与命运奋斗。——恽代英37. 高峰只对攀登它而不是仰望它的人来说才有真正意义。38. 志不可立无可成之事。如无舵之舟，无衔之马，飘荡奔逸，何所底乎？--王守仁39. 拿望远镜看别人，拿放大镜看自己。 40. 顽强的毅力可以征服世界上任何一座高峰。——狄更斯41. 士人第一要有志，第二要有识，第三要有恒。——曾国42. 在我们能掌控和拼搏的时间里，去提升我们生命的质量。43. 我们不是等待未来，我们是创造未来，加油，努力奋斗。 44. 人生如画，一笔一足迹，一步一脚印，有的绚丽辉煌，有的却平淡无奇。45. 脚跟立定以后，你必须拿你的力量和技能，自己奋斗。——萧伯纳46. 一个能从别人的观念来看事情，能了解别人心灵活动的人，永远不必为自己的前途担心。