高中物理 第十八章 原子结构 4 玻尔的原子模型名师导航学案 新人教版选修3-5-新人教版高二选修3-5物理学案VIP免费

4玻尔的原子模型名师导航知识梳理1.原子各状态所具有的______________叫做原子的能级，能量______________的状态叫做基态，当原子不处于______________时，我们就说原子处于激发态.2.氢原子能级表达式为______________，其中n也叫______________，氢原子的基态能量值为______________.3.能级间的跃迁产生不连续的______________，从不同能级跃迁到同一特定能级形成一个______________.疑难突破1.对氢原子能级的理解剖析：氢原子的能级公式为En=21nE(n=1,2,3…)式中n称为量子数，E1代表氢原子的基态能量，即量子数n=1时对应的能量，其值为-13.6eV.En代表电子在第n轨道上运动时的能量.关于氢原子的能级，有以下几点说明：（1）在氢原子问题中，电子和核在库仑力的作用下绕公共质心运动，因此，严格地讲，电子的运动并不等于电子和核的整体运动.但由于核的质量远大于电子的质量，通常就近似认为核是不动的.此时，电子的运动状态就反映了原子的运动状态.所以，在忽略核运动时，电子的能量就等于原子的能量，或者说，氢原子能级和氢原子中电子的能级这两种说法的意义相同，都是指氢原子系统的能量.（2）氢原子的能量是电子沿轨道运动的动能加电子与原子核系统的势能.规定无穷远处的位置为电势能零点，由现代物理学知识，电子电势能为其动能的-2倍，因而电子绕核运动的总能量为负值.总能量为负值又表示电子在该状态中的能量都是小于它脱离原子而静止于无穷远处时的能量.例如：电子在第一条可能的轨道时，动能为13.6eV，电势能为-27.2eV，总能量E1=-13.6eV.氢原子的能量是负值，意味着氢原子系统是比较稳定的.（3）由氢原子能级公式知道，氢原子的能量不能为任意量，而只能取由量子数n决定的一系列分立的值.也就是说，氢原子的能量是量子化的，这种量子化的能量值就是能级；显然若氢原子轨道一定时，氢原子能量也是一定的.轨道半径越大，即n值越大，则氢原子能量越高，我们称为高能级.反之，氢原子能量越低，我们称为低能级.显然，n值变化时氢原子的能量也发生相应变化.2.对夫兰克赫兹实验证明的事实的理解剖析：原子能级结构的存在，除了可由光谱实验验证之外，还可以利用慢电子与稀薄气体原子碰撞的方法使原子从低能级激发到高能级，通过测量电子的原子碰撞时交换的能量是否是某些特定的值来证明原子能级结构的存在.1941年夫兰克和赫兹就利用慢电子轰击汞原子，发现原子吸收能量是不连续的，从而直接证明了原子能级的存在.问题探究问题：光子是怎样被发射和吸收的？探究：根据玻尔理论，当氢原子从高能级跃迁到低能级时以光子的形式放出能量.原子在始、末两个能级Em和En（m＞n）间跃迁时，辐射光子的能量等于前后两个能级之差（hν=Em-En），由于原子的能级不连续，所以辐射的光子的能量也不连续，因此产生的光谱是分立的线状光谱.（如图18-4-2）1图18-4-2同样原子也只能吸收一些特定频率的光子，但是，当光子能量足够大时，如光子能量E≥13.6eV时，则氢原子仍能吸收此光子并发生电离.探究结论：当电子从一激发态向任意低一级激发态跃迁时放出光子；当电子从一低能级向高能级跃迁时吸收光子.典题精讲【例1】欲使处于基态的氢原子激发，下列措施可行的是（）A.用10.2eV的光子照射B.用11eV的光子照射C.用14eV的光子照射D.用10eV的光子照射思路解析：用氢原子能级图算出10.2eV为第2能级与基态之间的能级差，能使氢原子激发，而大于13.6eV的光子能使氢原子电离.答案：AC【例2】处于基态的氢原子在某单色光束照射下，只能发出频率分别为ν1、ν2、ν3的三种光，且ν1＜ν2＜ν3，则该照射光的光子能量为（）A.hν1B.hν2C.hν3D.h（ν1+ν2+ν3）思路解析：处于基态的氢原子吸收光子的能量跃迁到激发态后，能且只向外辐射三种频率的光，由此可推出该激发态为第3轨道，因ν1＜ν2＜ν3，则可断定hν1为第3轨道向第2轨道跃迁时释放出的能量，hν2为第2轨道向第1轨道跃迁时释放出的能量，hν3为第3轨道向第1轨道跃迁时释放的能量.那么从第1轨道向第3轨道跃迁需吸收hν3的能量，故C选项正确.答案：C【例3】原子从一个能级跃迁到一个较低的能级时，有可能不发射光子，例如在某种条件下，铬原子的...