氢原子光谱和玻尔的原子模型学案--高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册.docx

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1、选修三 第4章 第4节 氢原子光谱和玻尔的原子模型选修三 第4章 第4节 氢原子光谱和玻尔的原子模型课前预习（自己翻阅教材填写）一、光谱1定义用光栅或棱镜可以把物质发出的光按（ ）)展开，获得波长(频率)和强度分布的记录，即光谱2分类(1)线状谱：由（ ）组成的光谱(2)连续谱：由（ ）的光带组成的光谱3特征谱线气体中中性原子的发光光谱都是（ ），且不同原子的亮线位置（ ），故这些亮线称为原子的特征谱线4光谱分析由于每种原子都有自己的（ ），可以利用它来鉴别物质和确定物质的（ ），这种方法称为光谱分析，它的优点是（ ）高，样本中一种元素的含量达到1013_kg时就可以被检测到二、氢原子光谱的实

2、验规律1许多情况下光是由原子内部电子的运动产生的，因此光谱研究是探索原子结构的一条重要途径2巴耳末公式：=R(n3,4,5)3巴耳末公式的意义：以简洁的形式反映了氢原子的（ ）光谱的特征三、经典理论的困难1核式结构模型的成就：正确地指出了原子核的存在，很好地解释了（ ）2经典理论的困难：经典物理学既无法解释原子的稳定性，又无法解释原子光谱的分立特征四、玻尔原子理论的基本假设1玻尔原子模型(1)原子中的电子在（ ）引力的作用下，绕（ ）做圆周运动(2)电子绕核运动的轨道是（ ）的(3)电子在这些轨道上绕核的运动是（ ）的，且不产生（ ）2定态当电子在不同轨道上运动时，原子处于不同的状态，原子在不

3、同的状态中具有不同的能量，即原子的能量是（ ）的，这些量子化的能量值叫作（ ），原子具有确定能量的稳定状态，称为（ ）能量最低的状态叫作（ ），其他的能量状态叫作（ ）3跃迁当电子从能量较高的定态轨道(其能量记为En)跃迁到能量较低的定态轨道(其能量记为Em，mn)时，会（ ）能量为h的光子，该光子的能量h（ ），这个式子被称为（ ）条件，又称（ ）条件五、玻尔理论对氢光谱的解释1解释巴耳末公式(1)按照玻尔理论，从高能级跃迁到低能级时辐射的光子的能量为hEnEm.(2)巴耳末公式中的正整数n和2正好代表能级跃迁之前和之后所处的（ ）的量子数n和2，并且理论上算出的（ ）与实验值符合得很好2解

4、释氢原子光谱的不连续性原子从较高的能级向低能级跃迁时放出的光子的能量等于前后（ ），由于原子的能级是（ ）的，所以放出的光子的能量也是（ ）的，因此原子的发射光谱只有一些分立的亮线六、玻尔理论的局限性1成功之处玻尔理论第一次将（ ）引入原子领域，提出了（ ）的概念，成功解释了（ ）光谱的实验规律2局限性保留了（ ）的观念，把电子的运动仍然看作经典力学描述下的（ ）运动3电子云原子中的电子没有确定的坐标值，我们只能描述电子在某个位置出现的（ ）是多少，把电子这种概率分布用疏密不同的点表示时，这种图像就像（ ）一样，故称（ ）七正误判断(1)各种原子的发射光谱都是线状谱，并且只能发出几个特定的频率

5、( )(2)可以利用光谱分析来鉴别物质和确定物质的组成成分( )(3)巴耳末公式中的n既可以取整数也可以取小数( )(4)光谱分析可以利用连续光谱( )(5)氢原子光谱的实验规律表明氢原子的光谱是连续光谱( )(6)玻尔的原子结构假说认为电子的轨道是量子化的( )(7)电子吸收某种频率条件的光子时会从较低的能量态跃迁到较高的能量态( )(8)电子能吸收任意频率的光子发生跃迁( )(9)玻尔的原子理论模型可以很好地解释氦原子的光谱现象( )(10)电子的实际运动并不具有确定的轨道( )课堂讲解考点一、氢原子光谱的实验规律1氢原子光谱的特点在氢原子光谱图中的可见光区内，由右向左，相邻谱线间的距离越

6、来越小，表现出明显的规律性2巴耳末公式(1)巴耳末对氢原子光谱的谱线进行研究得到了下面的公式：Rn3,4,5，)，该公式称为巴耳末公式式中R叫作里德伯常量，实验测得的值为R1.10107 m1.(2)巴耳末公式说明氢原子光谱的波长只能取分立值，不能取连续值巴耳末公式以简洁的形式反映了氢原子的线状光谱，即辐射波长的分立特征3其他谱线除了巴耳末系，氢原子光谱在红外和紫外光区的其他谱线也都满足与巴耳末公式类似的关系式例1、(多选)关于巴耳末公式R()的理解，正确的是( )A此公式是巴耳末在研究氢光谱特征时发现的B公式中n可取任意值，故氢光谱是连续谱C公式中n只能取不小于3的整数值，故氢光谱是线状谱D

7、公式不但适用于氢光谱的分析，也适用于其他原子的光谱考点二、玻尔原子理论的基本假设玻尔原子模型的三条假设1轨道量子化(1)轨道半径只能够是某些分立的数值(2)氢原子的电子最小轨道半径r10.053 nm，其余轨道半径满足rnn2r1，n为量子数，n1,2,3，.2能量量子化(1)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(2)基态原子最低的能量状态称为基态，对应的电子在离核最近的轨道上运动，氢原子基态能量E113.6 eV.(3)激发态 较高的能量状态称为激发态，对应的电子在离核较远的轨道上

8、运动氢原子各能级的关系为EnE1(E113.6 eV，n1,2,3，)3能级跃迁与光子的发射和吸收原子从一种定态跃迁到另一种定态时，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。hEnEm。 特别提醒：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子4跃迁与电离原子跃迁时，不管是吸收还是辐射光子，其光子的能量都必须等于这两个能级的能量差若想把处于某一定态上的原子的电子电离出去，就需要给原子一定的能量如基态氢原子电离(即上升n)，其电离能为13.6 eV，只要能量等于或大于13.6 eV的光子都能被基态氢原子吸收而电离，只不过入射光子的能量越大，原子电离后产生的电子

9、具有的动能越大例2、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1、2、3，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h1；h3；h(12)；h(123)以上表示式中()A只有正确B只有正确C只有正确D只有正确变式1、(多选)玻尔在提出的原子模型中所做的假设有( )A原子处在具有一定能量的定态中，虽然电子做加速运动，但不向外辐射能量B原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道绕核运动相对应，而电子的可能轨道的分布是不连续的C电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时，辐射(或吸收)一定频率的光子D电子跃迁时辐射

10、的光子频率等于电子绕核做圆周运动的频率考点三、玻尔理论对氢原子光谱的解释下图是氢原子能级图1对能级图的理解(1)能级图中n称为量子数，E1代表氢原子的基态能量，即量子数n1时对应的能量，其值为13.6 eV.En代表电子在第n个轨道上运动时的能量(2)作能级图时，能级横线间的距离和相应的能级差相对应，能级差越大，间隔越宽，所以量子数越大，能级越密，竖直线的箭头表示原子跃迁方向，长度表示辐射光子能量的大小，n1是原子的基态，n是原子电离时对应的状态2能级跃迁处于激发态的原子是不稳定的，它会自发地向较低能级跃迁，经过一次或几次跃迁到达基态所以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

11、数为NC.如果是一个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为N=n-1。3光子的发射原子由高能级向低能级跃迁时以光子的形式放出能量，发射光子的频率由下式决定hEnEm(Em、En是始末两个能级且m2的某一能级跃迁到n2的能级，辐射出能量为2.55 eV的光子问最少要给基态的氢原子提供多少电子伏特的能量，才能使它辐射上述能量的光子？请在图中画出获得该能量后的氢原子可能的辐射跃迁图课后巩固1(多选)下列叙述中，哪些符合玻尔理论( )A电子可能轨道的分布是不连续的B电子从一个轨道跃迁到另一个轨道上时，原子将辐射或吸收一定的能量C电子在轨道上绕核做加速运动时，不向外辐射能量D电子没有确

12、定的轨道，只存在电子云2如图所示为氢原子的能级图，若用能量为10.5 eV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n2的激发态上去B能跃迁到n3的激发态上去C能跃迁到n4的激发态上去D以上三种说法均不对3氢原子的核外电子从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道的过程中( )A原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能增大B原子要放出光子，电子的动能减小，原子的电势能减小C原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能减小D原子要吸收光子，电子的动能减小，原子的电势能增大4.氢原子的能级如图所示，已知可见光的光子能量范围为1.623.11 eV，下列说法错误的是()A处于n3能级的

13、氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并发生电离B大量氢原子从高能级向n3能级跃迁时，发出的光具有显著的热效应C大量处于n4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出6种不同频率的光D大量处于n4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出3种不同频率的可见光5如图所示为氢原子的能级图，若用能量为10.5 eV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n2的激发态上去B能跃迁到n3的激发态上去C能跃迁到n4的激发态上去D以上三种说法均不对6氢原子的核外电子从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道的过程中( )A原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能增大B原子要放出光子，电子的动能减小，原子的电势

14、能减小C原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能减小D原子要吸收光子，电子的动能减小，原子的电势能增大7(多选)氢原子在某三个相邻能级之间跃迁时，可能发出三种不同波长的辐射光已知其中的两个波长分别为1和2，且12，则另一个波长可能是( )A12 B12C. D.8(多选)氢原子能级如图所示，当氢原子从n3跃迁到n2的能级时，辐射光的波长为656 nm.以下判断正确的是( )A氢原子从n2跃迁到n1的能级时，辐射光的波长大于656 nmB用波长为325 nm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633 nm的光照射，不能

15、使氢原子从n2跃迁到n3的能级9氢原子的能级图如图所示，一群氢原子受激发后处于n3能级当它们向基态跃迁时，辐射的光照射光电管阴极K，电子在极短时间内吸收光子形成光电效应实验测得其遏止电压为10.92 V求：(1)氢原子从n3能级向基态跃迁，辐射光子的能量；(2)逸出光电子的最大初动能Ek初；(3)逸出功本节课反馈（学生填写建议并反馈本节课掌握情况）：参考答案课前预习一、 波长(频率) 一条条的亮线 连在一起 线状谱 不同 特征 特征谱线 组成成分 灵敏度高 1013_kg二、 线状三、 粒子散射实验 四、 原子核 量子化 稳定 电磁辐射 量子化 能级 定态 基态 激发态 跃迁 放出 EnEm

16、频率 辐射五、 EnEm 定态轨道 里德伯常量 两个能级之差 分立 分立六、 量子观念 定态和跃迁 氢原子 经典粒子 轨道 概率 云雾 电子云七、 正误判断 课堂讲解例1、 答案 AC解析：此公式是巴耳末在研究氢光谱在可见光区的4条谱线中得到的，只适用于氢光谱的分析，且n只能取大于等于3的整数，则波长不能取连续值，故氢原子光谱是线状谱例2、 答案 C解析：该容器内的氢能够释放出三种不同频率的光子，说明这时氢原子处于第三能级根据玻尔理论应该有h3E3E1，h1E3E2，h2E2E1，可见h3h1h2h(12)，所以照射容器的单色光的光子能量可以表示为或，正确选项为C.变式1、答案 ABC解析：A

17、、B、C三项都是玻尔提出来的假设，其核心是原子定态概念的引入与能级跃迁学说的提出，也就是量子化的概念原子的不同能量状态与电子绕核运动时不同的圆轨道相对应，是经典理论与量子化概念的结合电子绕核做圆周运动时，不向外辐射能量，原子辐射的能量是跃迁能级的能量差，与电子绕核运动无关.例3、 答案 (1)6条(2)3.11015 Hz(3)1.884106 m解析：(1)这群氢原子的能级如图所示，由图可以判断，这群氢原子可能发生的跃迁共有6种，所以它们的谱线共有6条也可由C6直接求得(2)频率最高的光子能量最大，对应的跃迁能级差也最大，即从n4跃迁到n1发出的光子能量最大，根据玻尔第二假设，发出光子的能量

18、hE1，代入数据，解得3.11015 Hz.(3)波长最长的光子能量最小对应的跃迁的能级差也最小即从n4跃迁到n3，所以hE4E3， m1.884106 m.变式2、答案：12.75 eV见解析图解析：氢原子从n2的某一能级跃迁到n2的能级，满足：hEnE22.55 eV，EnhE20.85 eV，所以n4.基态氢原子要跃迁到n4的能级，才能使它辐射2.55 eV的光子，故应提供EE4E112.75 eV的能量跃迁图如图所示课后巩固1、 ABC解析：玻尔理论提出电子运动有确定的轨道，在固定的轨道上，原子是稳定的，但在不同轨道间跃迁时要辐射或吸收光子，所以选项A、B、C均正确2、 D解析：用能量

19、为10.5 eV的光子去照射一群处于基态的氢原子，从能级差可知，若氢原子跃迁到某一能级上，则该能级的能量为(10.513.6) eV3.1 eV，根据氢原子的能级图可知，不存在定态能量为3.1 eV的能级，因此氢原子无法发生跃迁3、 D解析：根据玻尔理论，氢原子核外电子在离核较远的轨道上运动能量较大，必须吸收一定能量的光子后，电子才能从离核较近的轨道跃迁到离核较远的轨道，故B错误；氢原子核外电子绕核做圆周运动，由原子核对电子的库仑力提供向心力，即km，又Ekmv2，mv2，即Ek.由此式可知，电子离核越远，r越大时，电子的动能越小，故A、C错误；由r变大时，库仑力对核外电子做负功，因此电势能增

20、大，从而判断D正确4、 D解析：紫外线的频率比可见光的高，因此紫外线光子的能量应大于3.11 eV，而处于n3能级的氢原子其电离能仅为1.51 eV，小于3.11 eV，所以处于n3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并发生电离，故A正确；大量氢原子从高能级向n3能级跃迁时，发出的光子能量小于1.51 eV，小于1.62 eV，即所发出的光子为有显著热效应的红外光子，故B正确；大量处于n4能级的氢原子向低能级跃迁时可以辐射出的光子的种类为NC6种，其中有42和32两种光的能量值在1.623.11 eV之间，所以能发出2种不同频率的可见光，故C正确，D错误故选项D符合题意，故应选D.5、 D解

21、析：用能量为10.5 eV的光子去照射一群处于基态的氢原子，从能级差可知，若氢原子跃迁到某一能级上，则该能级的能量为(10.513.6) eV3.1 eV，根据氢原子的能级图可知，不存在定态能量为3.1 eV的能级，因此氢原子无法发生跃迁6、 D解析：根据玻尔理论，氢原子核外电子在离核较远的轨道上运动能量较大，必须吸收一定能量的光子后，电子才能从离核较近的轨道跃迁到离核较远的轨道，故B错误；氢原子核外电子绕核做圆周运动，由原子核对电子的库仑力提供向心力，即km，又Ekmv2，mv2，即Ek.由此式可知，电子离核越远，r越大时，电子的动能越小，故A、C错误；由r变大时，库仑力对核外电子做负功，因

22、此电势能增大，从而判断D正确7、 CD解析：由题设条件可知，h3h1h2或h3h2h1，即或，由此可知选项C、D正确8、 CD解析：能级间跃迁辐射的光子能量等于两能级间的能级差，能级差越大，辐射的光子频率越大，波长越小，A错误；由EnEmh可知，B错误，D正确；根据C3可知，处于n3能级的氢原子向低能级跃迁时辐射的光子频率最多3种，C正确9、答案：(1)12.09 eV(2)10.92 eV(3)1.17 eV解析：(1)氢原子从n3能级向基态跃迁，辐射光子的能量为hE3E1(1.5113.6) eV12.09 eV.(2)逸出光电子的最大初动能为Ek初eUc10.92 eV.(3)根据光电效应方程得W0hEk初(12.0910.92) eV1.17 eV.第 10 页 共 10 页