183-4_氢原子光谱_波尔的原子模型

183-4_氢原子光谱_波尔的原子模型 汉阳一中导学案 编写:柯良华 2016年1月4日星期一 玻尔的原子模型 导学案 学习目标:.玻尔原子理论基本假设的主要内容 能级、跃迁 一、玻尔原子理论的基本假设 1、玻尔理论的建立背景和观点:(1)经典理论的困难:电子绕原子核做圆周运动辐射能量，最终栽入_______，原子寿命很短，但事实并非如此。随着电子绕核运转的能量越来_______，转动频率越来_______，辐射的能量(发光)频率应_______。但线状谱的存在无法解释。 2、玻尔的观点:玻尔接受普朗克的黑体辐射的_______和爱因斯坦的_______，将能量取_______的观念应用到原子系统。 3、玻尔原子结构假说: (1)轨道量子化与定态:电子的轨道是量子化的，电子在库仑力的作用下绕原子核做_______，电子绕原子核运转的半径不是_______，半径的大小符合_______时轨道才是可能的，电子在这些轨道上绕核运转是_______，不产生_______。原子的能量是量子化的，电子在不同轨道上运动，原子处于不同的状态，对应不同的_______，原子的能量也是_______。 (2)几个基本概念:_______的能量值叫做能级。原子具有_______的稳定状态叫定态。能量_______的状态叫做基态。除_______之外的其他状态叫做激发态。 (3)频率条件:原子光谱的解释:当电子从能量较高的定态轨道(能量记为Em)跃迁到能量较低的定态轨道(能量记为En)时会辐射出能量为hν的光子。hν=_______，又称为辐射条件。 二、玻尔原子理论的成功和局限性 1、成功方面: (1)运用经典_______和经典_______的理论确定了氢原子的各个定态的能量，并由此画出其能级图。 (2)处于激发态的氢原子向_______跃迁辐射出_______，辐射光子的能量与实际符合得很好，由于能级是分立的，辐射光子的波长也是_______的。 (3)导出了巴耳末公式，并从理论上算出里德伯常量R的值，并很好地解释甚至预言了氢原子的其他谱线系。 2、局限性和原因:(1)成功解释了氢原子光谱的实验规律，但不能解释稍微_______的原子的光谱现象。原因是保留了______的观念，把电子的运动仍然看做______描述下的______运动。 1 汉阳一中导学案 编写:柯良华 2016年1月4日星期一 三、弗兰克-赫兹实验 1、如果原子的能级是分立的，那么用碰撞的方式使原子吸收的能量，即其他粒子转移给原子的能量，也应该是_______的。 2、1914年，弗兰克-赫兹采用_______轰击_______，发现电子损失的能量，也就是汞原子吸收的能量，是分立的，从而证明汞原子的能量是量子化的。 例1:氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时，( ) A(核外电子受力变小 B(原子的能量减少 C(氢原子要吸收一定频率的光子 D(氢原子要放出一定频率的光子 例2氢原子辐射出一个光子后，根据玻尔理论下述说法中正确的是( ) A(电子绕核旋转的半径增大 B.氢原子的能级增大 C(氢原子的电势能增大 D.氢原子的核外电子的速率增大 例3 图给出氢原子最低的4个能级，在这些能级间跃迁所辐射的光子的频率最多有P种，其中最小频率为f，则( ) min 1415 (P,5 B(P=6 C(f,1.6×10Hz。D(f,1.5×10Hz Aminmin 变式:用光子能量为E的单色光照射容器中处于基态的氢原子。停止照射后，发现该容器内的氢能够释放出三种不同频率的光子，它们的频率由低到高依次为ν、1ν、ν，由此可知，开始用来照射容器的单色光的光子能量可以表示为:?hν;?hν;?2313h(ν+ν);?h(ν+ν+ν) 以上表示式中 ( ) 12123 A.只有??正确 B.只有?正确 C.只有??正确 D.只有?正确 【针对训练】 1(根据玻尔的原子理论，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 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 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 2 汉阳一中导学案 编写:柯良华 2016年1月4日星期一 C(氢原子能级的能量越大 D(核外电子的电势能越大 4(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 (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 C 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 5(按照玻尔理论，一个氢原子中的电子从一半径为r的圆轨道自发地直接跃迁到一半径为a r的圆轨道上，已知r>r，则在此过程中( ) bab A(原子要发出一系列频率的光子 B(原子要吸收一系列频率的光子 C(原子要发出某一频率的光子 D(原子要吸收某一频率的光子 6. 氢原子的核外电子，在由能级较高的定态跃迁到能量较低的定态的过程中( ) A(辐射光子，获得能量 B(吸收光子，获得能量 C(吸收光子，放出能量 D(辐射光子，放出能量 7. 氢原子的核外电子由离核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时( ) A.要吸收光子，电子的动能、电势能都增加 B.要吸收光子，电子的动能增加，电势能减少 C.要放出光子，电子的动能增加，电势能减少 D.要放出光子，电子的动能、电势能都减少 8. 如图为氢原子的能级图，若用能量为10.5ev的光子去照射一群处于基态的氢原子，则氢原子( ) A(能跃迁到n=2的激发态上去 B(能跃迁到n=3的激发态上去 C(能跃迁到n=4的激发态上去 D(以上三种说法均不对 9. 氦原子的一个核外电子被电离，会形成类似氢原子结构的氦离子(已知基态的氦离子能量为E=,54.4 eV(可以推知，在具有下列能量的光子中，不能被基态氦离子吸收而发生1(( 跃迁的是:( ) A(40.8 eV B(43.2 eV C(51.0 eV D(54.4 eV 10.如图所示为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于n,3的激 发态，在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子，用 这些光照射 逸出功为2.49 eV的金属钠，下列说法正确的是 ( ) 3 汉阳一中导学案 编写:柯良华 2016年1月4日星期一 A(这群氢原子能发出三种频率不同的光，其中从n,3跃迁到n,2所发出的光波长最短 B(这群氢原子能发出两种频率不同的光，其中从n,3跃迁到n,1所发出的光频率最高 图4 C(金属钠表面所发生的光电子的初动能最大值为11.11 eV D(金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为9.60 eV 11 已知氢原子的能级图如上图图4所示，现用光子能量介于10,12(9 eV范围内的光去照射一群处于基态的氢原子，则下列说法中正确的是( )。 A(在照射光中可能被吸收的光子能量有无数种 B(在照射光中可能被吸收的光子能量只有3种 C(照射后可能观测到氢原子发射不同波长的光有6种 D(照射后可能观测到氢原子发射不同波长的光有3种 12.μ子与氢原子核(质子)构成的原子称为μ氢原子，它在原子核物 理的研究中有重要作用。如图为μ氢原子的能级示意图，假定光子能 量为E的一束光照射容器中大量处于n,2能级的μ氢原子，μ氢原子 吸收光子，发出频率为ν，ν，ν，ν，ν和ν的光，且频率依次增123456 大，则E等于( )。 A(h(ν,ν) B(h(ν,ν) 3156 C(hν D(hν 34 13.如果大量氢原子处在n=3的能级，会辐射出几种频率的光,其中波长最短的光是在哪两个能级之间跃迁发出的, 【课后反思】 【疑难解析】对跃迁的理解 (1)氢原子从低能级向高能级跃迁:吸收一定频率的光子，当光子的能量满足hν,E,E时，才能被某一个原子吸收，否则不能吸收。 末初 4 汉阳一中导学案 编写:柯良华 2016年1月4日星期一 (2)氢原子从高能级向低能级跃迁:以光子的形式向外辐射能量，所辐射的光子能量恰等于发生跃迁时两能级间的能量差。 (3)电离:当光子能量大于或等于原子所在处的能级时，也可以被氢原子吸收，使氢原子电离，多余的能量作为电子的初动能。 (4)光谱线条数:一群氢原子处于量子数为n的激发态时，可能辐射出的光谱线条数 n，n,1，为N,。 2 (5)氢原子还可吸收外来实物粒子的能量而被激发，由于实物粒子的动能可全部或部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大于或等于两能量差值，均可使原子发生能级跃迁。 (6)跃迁时电子动能、原子电势能与总能量变化:当轨道半径减小时，库仑引力做正功，原子电势能E减小，电子动能增大，原子总能量减小，反之，轨道半径增大时，原子电势p 能增大，电子动能减小，原子能量增大。 5