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物理选择性必修 第三册4 氢原子光谱和玻尔的原子模型授课课件ppt
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4.4.2 氢原子光谱和玻尔的原子模型（第二课时）导入核外电子绕核运动事实上：原子是稳定的辐射电磁波频率只是某些确定值无法解释原子的稳定性无法解释原子光谱的分立性卢瑟福核式结构模型与经典的电磁理论发生了矛盾1、轨道量子化——针对原子核式结构模型提出①绕核运动的电子轨道半径只能是某些分立的数值②电子在轨道绕核转动是稳定的，不产生电磁辐射一、玻尔原子理论的基本假设2、能量量子化（定态、能级）——针对原子的稳定性提出3、频率条件(跃迁假说)——针对原子光谱是线状谱提出跃迁：原子在从高（低）能级跳到低（高）能级电子辐射（吸收）光子的过程。低能级（En）电子吸收光子克服库仑引力做功，原子能量增加高能级（Em）电子辐射光子，原子能量减少跃 迁玻尔原子模型二、玻尔理论对氢光谱的解释n∞：电子脱离核束缚氢原子能级图1、向低轨道跃迁处于激发态的原子是不稳定的，可自发地经过一次或几次跃迁到达基态。跃迁时发射光子的能量：发射光子光子的能量必须等于能级差说明：由于能级是分立的，所以放出的光子的能量也是分立的，因此原子的发射光谱只有一些分立的亮线。2、向高轨道跃迁吸收光子吸收光子的能量必须等于能级差，因此吸收光谱也是一些分立的暗线处于某个能级的电子吸收能量，挣脱原子核的束缚，成为自由电子的现象，叫做电离。电离后自由电子动能EK = hv - En跃迁时吸收光子的能量：当光子的能量大于或等于该能级的能量时，课堂练习123n-111+21+2+31、根据玻尔原子结构理论，氢原子的能级图如图所示。一个（或一群）处于第n能级的氢原子，向基态（第1能级）跃迁时，最多可辐射多少种不同频率的光？跃迁时电子动能、原子势能、原子能量的变化1.当n减小即轨道半径减小时。库仑力做正功，电子动能增加、原子势能减小、向外辐射能量，原子能量减小。2.当n增大即轨道半径增大时。库伦力做负功，电子动能减小、原子势能增大、从外界吸收能量，原子能量增大。三、玻尔模型的局限性 玻尔理论成功的解释并预言了氢原子辐射的电磁波的问题，但是也有它的局限性在解决核外电子的运动时成功引入了量子化的观念同时又应用了“粒子、轨道”等经典概念和有关牛顿力学规律除了氢原子光谱外，在解决其他问题上遇到了很大的困难氦原子光谱量子化条件的引进没有适当的理论解释汤姆孙发现电子汤姆孙的西瓜模型α 粒子散射实验卢瑟福的核式结构模型原子不可割汤姆孙的西瓜模型原子稳定性事实氢光谱实验卢瑟福的核式结构模型?玻尔模型复杂（氦）原子光谱量子力学理论玻尔模型怎样修改玻尔模型？思想：必须彻底放弃经典概念关键：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 — 电子云拓展提高1、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CC：可能吸收一定频率的光子AB：符合能量量子化的原理D：符合轨道量子化的原理2、(2020北京东城区一模)如图所示为氢原子能级图。大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时发出不同频率的光。用这些光照射金属钙。已知金属钙的逸出功为3.20 eV。能够从金属钙的表面照射出光电子的光共有( )A.2种 B.3种 C.4种 D.5种B解析：根据组合公式 ,可知,大量的处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时,能发出6种不同频率的光电子,它们的能量分别是E1=-0.85 eV-(-1.51 eV)=0.66 eV,E2=-0.85 eV-(-3.40 eV)=2.55 eV,E3=-0.85 eV-(-13.6 eV)=12.75 eV,E4=-1.51 eV-(-3.40 eV)=1.89 eV,E5=-1.51 eV-(-13.6 eV)=12.09 eV,E6=-3.40 eV-(-13.6 eV)=10.2 eV,可见有三种光电子的能量大于3.20 eV,故能够从金属钙的表面照射出光电子的光共有三种,故B正确,A、C、D错误。3、要使处于基态的氢原子从基态跃迁到n=4激发态，则照射光光的频率必须为多少？跃迁后能发出几种频率不同的光？解析：E1=-13.6eV，E4=-0.85eV由基态跃迁到激发态需吸收能量，可用一定频率的光照射。则：吸收光子的能量hv=E4-E1。V=(-0.85+13.6)x1.6x10-19/6.63x10-34 =3.08x1015Hz6种课堂总结玻尔的原子模型玻尔原子理论的假设玻尔理论对氢光谱的解释玻尔理论的局限性能量量子化轨道量子化跃迁氦原子光谱电子云频率条件电离板书设计玻尔的原子模型玻尔原子理论的假设玻尔理论对氢光谱的解释玻尔理论的局限性能量量子化轨道量子化跃迁氦原子光谱电子云频率条件电离作业布置课后练习和同步练习
4.4.2 氢原子光谱和玻尔的原子模型（第二课时）导入核外电子绕核运动事实上：原子是稳定的辐射电磁波频率只是某些确定值无法解释原子的稳定性无法解释原子光谱的分立性卢瑟福核式结构模型与经典的电磁理论发生了矛盾1、轨道量子化——针对原子核式结构模型提出①绕核运动的电子轨道半径只能是某些分立的数值②电子在轨道绕核转动是稳定的，不产生电磁辐射一、玻尔原子理论的基本假设2、能量量子化（定态、能级）——针对原子的稳定性提出3、频率条件(跃迁假说)——针对原子光谱是线状谱提出跃迁：原子在从高（低）能级跳到低（高）能级电子辐射（吸收）光子的过程。低能级（En）电子吸收光子克服库仑引力做功，原子能量增加高能级（Em）电子辐射光子，原子能量减少跃 迁玻尔原子模型二、玻尔理论对氢光谱的解释n∞：电子脱离核束缚氢原子能级图1、向低轨道跃迁处于激发态的原子是不稳定的，可自发地经过一次或几次跃迁到达基态。跃迁时发射光子的能量：发射光子光子的能量必须等于能级差说明：由于能级是分立的，所以放出的光子的能量也是分立的，因此原子的发射光谱只有一些分立的亮线。2、向高轨道跃迁吸收光子吸收光子的能量必须等于能级差，因此吸收光谱也是一些分立的暗线处于某个能级的电子吸收能量，挣脱原子核的束缚，成为自由电子的现象，叫做电离。电离后自由电子动能EK = hv - En跃迁时吸收光子的能量：当光子的能量大于或等于该能级的能量时，课堂练习123n-111+21+2+31、根据玻尔原子结构理论，氢原子的能级图如图所示。一个（或一群）处于第n能级的氢原子，向基态（第1能级）跃迁时，最多可辐射多少种不同频率的光？跃迁时电子动能、原子势能、原子能量的变化1.当n减小即轨道半径减小时。库仑力做正功，电子动能增加、原子势能减小、向外辐射能量，原子能量减小。2.当n增大即轨道半径增大时。库伦力做负功，电子动能减小、原子势能增大、从外界吸收能量，原子能量增大。三、玻尔模型的局限性 玻尔理论成功的解释并预言了氢原子辐射的电磁波的问题，但是也有它的局限性在解决核外电子的运动时成功引入了量子化的观念同时又应用了“粒子、轨道”等经典概念和有关牛顿力学规律除了氢原子光谱外，在解决其他问题上遇到了很大的困难氦原子光谱量子化条件的引进没有适当的理论解释汤姆孙发现电子汤姆孙的西瓜模型α 粒子散射实验卢瑟福的核式结构模型原子不可割汤姆孙的西瓜模型原子稳定性事实氢光谱实验卢瑟福的核式结构模型?玻尔模型复杂（氦）原子光谱量子力学理论玻尔模型怎样修改玻尔模型？思想：必须彻底放弃经典概念关键：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 — 电子云拓展提高1、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CC：可能吸收一定频率的光子AB：符合能量量子化的原理D：符合轨道量子化的原理2、(2020北京东城区一模)如图所示为氢原子能级图。大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时发出不同频率的光。用这些光照射金属钙。已知金属钙的逸出功为3.20 eV。能够从金属钙的表面照射出光电子的光共有( )A.2种 B.3种 C.4种 D.5种B解析：根据组合公式 ,可知,大量的处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时,能发出6种不同频率的光电子,它们的能量分别是E1=-0.85 eV-(-1.51 eV)=0.66 eV,E2=-0.85 eV-(-3.40 eV)=2.55 eV,E3=-0.85 eV-(-13.6 eV)=12.75 eV,E4=-1.51 eV-(-3.40 eV)=1.89 eV,E5=-1.51 eV-(-13.6 eV)=12.09 eV,E6=-3.40 eV-(-13.6 eV)=10.2 eV,可见有三种光电子的能量大于3.20 eV,故能够从金属钙的表面照射出光电子的光共有三种,故B正确,A、C、D错误。3、要使处于基态的氢原子从基态跃迁到n=4激发态，则照射光光的频率必须为多少？跃迁后能发出几种频率不同的光？解析：E1=-13.6eV，E4=-0.85eV由基态跃迁到激发态需吸收能量，可用一定频率的光照射。则：吸收光子的能量hv=E4-E1。V=(-0.85+13.6)x1.6x10-19/6.63x10-34 =3.08x1015Hz6种课堂总结玻尔的原子模型玻尔原子理论的假设玻尔理论对氢光谱的解释玻尔理论的局限性能量量子化轨道量子化跃迁氦原子光谱电子云频率条件电离板书设计玻尔的原子模型玻尔原子理论的假设玻尔理论对氢光谱的解释玻尔理论的局限性能量量子化轨道量子化跃迁氦原子光谱电子云频率条件电离作业布置课后练习和同步练习
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