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3.3量子论视野下的原子模型,第3章原子世界探秘,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.,内容索引,知识探究新知探究点点落实,题型探究重点难点各个击破,达标检测当堂检测巩固反馈,知识探究,一、玻尔原子理论的基本假设,导学探究1.按照经典理论，核外电子在库仑引力作用下绕原子核做圆周运动.我们知道，库仑引力和万有引力形式上有相似之处，电子绕原子核的运动与卫星绕地球的运动也一定有某些相似之处，那么若将卫星地球模型缩小是否就可以变为电子原子核模型呢？,答案不可以.在玻尔理论中，电子的轨道半径只可能是某些分立的数值，而卫星的轨道半径理论上可按需要任意取值.,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,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h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hEmEn(mn).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上式决定.,知识梳理1.轨道量子化(1)轨道半径只能够是某些的数值.(2)氢原子的电子最小轨道半径r10.053nm，轨道半径满足rn，n为量子数，n.,分立,1,2,3，,n2r1,2.能级(1)能级：在玻尔模型中，原子的能量状态是，因而各定态的能量只能取一些分立值，我们把原子在的能量值叫做原子的能级.(2)基态和激发态基态：在正常状态下，原子处于能量的状态，这时电子在离核最的轨道上运动，这一定态叫做.激发态：电子在其他轨道上运动时的定态叫做.(3)能量量子化不同轨道对应不同的状态，在这些状态中，尽管电子做变速运动，却不辐射能量，因此这些状态是稳定的，原子在不同状态有不同的能量，所以原子的能量也是量子化的.原子各能级：EnE1(E113.6eV，n1,2,3，),不连续的,最低,各定态,近,基态,激发态,3.光子的发射和吸收(1)光子的发射：原子从高能级(Em)向低能级(En)跃迁时会光子，放出光子的能量h与始末两能级Em、En之间的关系为：h.(2)光子的吸收：原子吸收光子后可以从跃迁到.,发射,低能级,EmEn,高能级,即学即用判断下列说法的正误.(1)玻尔认为电子运行轨道半径是任意的，就像人造地球卫星，能量大一些，轨道半径就会大点.()(2)玻尔认为原子的能量是量子化的，不能连续取值.()(3)当电子从能量较高的定态轨道跃迁到能量较低的定态轨道时，会放出任意能量的光子.()(4)处于能级越高的氢原子，向低能级跃迁时释放的光子能量越大.(),答案,答案氢原子辐射光子的能量决定于两个能级差hEmEn(nn)D.氢原子从激发态向基态跃迁的过程，可能辐射能量，也可能吸收能量,答案,解析,原子的能量及变化规律1.原子的能量：EnEknEpn.2.电子绕氢原子核运动时：，两者之和即为轨道能量，所以氢原子的定态能量为负，基态的半径为r10.053nm，E113.6eV是其定态能量的最低值.3.当电子的轨道半径增大时，库仑引力做负功，原子的电势能增大，反之，电势能减小.4.电子的轨道半径增大时，说明原子吸收了光子，从能量较低的轨道跃迁到了能量较高的轨道上.即电子轨道半径越大，原子的能量越大.,1.对能级图的理解由知，量子数越大，能级差越小，能级横线间的距离越小.n1是原子的基态，n是原子电离时对应的状态.2.跃迁过程中吸收或辐射光子的频率和波长满足h|EmEn|，h|EmEn|.3.大量处于n激发态的氢原子向基态跃迁时，最多可辐射种不同频率的光，一个处于n激发态的氢原子向基态跃迁时，最多可辐射(n1)种频率的光子.,二、氢原子的跃迁规律分析,A.氢原子从n2跃迁到n1的能级时，辐射光的波长大于656nmB.用波长为325nm的光照射，可使氢原子从n1跃迁到n2的能级C.一群处于n3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线D.用波长为633nm的光照射，不能使氢原子从n2跃迁到n3的能级,例3(多选)氢原子能级图如图3所示，当氢原子从n3跃迁到n2的能级时，辐射光的波长为656nm.以下判断正确的是,答案,解析,图3,解析能级间跃迁辐射(吸收)的光子能量等于两能级间的能级差，能级差越大，辐射(吸收)的光子频率越大，波长越小，A错误；由EmEnh可知，B错误，D正确；根据3可知，C正确.,解析基态的氢原子的能级值为13.6eV，吸收13.06eV的能量后变成0.54eV，原子跃迁到n5能级，由于氢原子是大量的，,针对训练2如图4所示为氢原子的能级图.用光子能量为13.06eV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A.15种B.10种C.4种D.1种,答案,解析,图4,原子跃迁时需要注意的两个问题：(1)注意一群原子和一个原子：氢原子核外只有一个电子，在某段时间内，由某一轨道跃迁到另一个轨道时，只能出现所有可能情况中的一种，但是如果有大量的氢原子，这些原子的核外电子跃迁时就会有各种情况出现.(2)注意跃迁与电离：hEmEn只适用于光子和原子作用使原子在各定态之间跃迁的情况，对于光子和原子作用使原子电离的情况，则不受此条件的限制.如基态氢原子的电离能为13.6eV，只要大于或等于13.6eV的光子都能被基态的氢原子吸收而发生电离，只不过入射光子的能量越大，原子电离后产生的自由电子的动能越大.,达标检测,1.(对玻尔理论的理解)(多选)关于玻尔原子理论的基本假设，下列说法中正确的是A.原子中的电子绕原子核做圆周运动，库仑力提供向心力B.氢原子光谱的不连续性，表明了氢原子的能级是不连续的C.原子的能量包括电子的动能和势能，电子动能可取任意值，势能只能取某些分立值D.电子由一条轨道跃迁到另一条轨道上时，辐射(或吸收)的光子频率等于电子绕核运动的频率,答案,1,2,3,2.(氢原子跃迁规律的应用)(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BACD.波长关系为BAC,答案,解析,图5,1,2,3,解析从题图中可以看出电子在三种不同能级之间跃迁时，能级差由大到小依次是B、A、C，所以B光子的能量和频率最大，波长最短，能量和频率最小、波长最长的是C光子，所以频率关系是BAC，波长关系是BAC，故选项A、B、C正确，D错误.,1,2,3,3.(氢原子跃迁规律的应用)氢原子处于基态时，原子能量E113.6eV，氢原子各能级的关系为EnE1(n1,2,3)，普朗克常量取h6.61034Js.(1)处于n2激发态的氢原子，至少要吸收多大能量的光子才能电离？,答案,解析,答案3.4eV,则处于n2激发态的氢原子，至少要吸收3.4eV能量的光子才能电离.,1,2,3,(2)今有一群处于n4激发态的氢原子，最多可以辐射几种不同频率的光？其中最小的频率是多少？(结果保留2位有效数字),答案,解析,答案6种1.61014Hz,解析根据6知，一群处于n4激发态的氢原子最多能辐射出的光子种类为6种.由n4跃迁到n3能级时，辐射出的光子频率最小，设为min，则E4E3hmin，代入数据解得min1.61014Hz.,1,2,3,
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