【新品】2012高二物理课件18.4《玻尔的原子模型》(人教版选修3-5)
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人教版高二物理选修3-5 18.4 波尔的原子模型 课件(17张PPT)
行
星
轨
道•围绕原子核运动的电子轨道半径只能是
半某些分立的数值。
径•且电子在这些轨道上绕核的转动是稳定
1
是的，不产生电磁辐射 连
2
3 4
续
的
一、波尔原子模型的三个假设
1，电子轨道量子化
针对原子核式结构模型提出
2，原子能量量子化
针对原子的稳定性提出
能级：量子化的能量值 定态：原子中具有确定能量的稳定状态
基态：能量最低的状态 E （离核最近）
激发态：其他的状态 E E E
v
m r
５ ４ ３
量２ 子 数
１
能级图
ＥＥＥ３４５
激发态
Ｅ２
Ｅ１——基态
vm
r
轨道图
一、波尔原子模型的三个假设
1，电子轨道量子化
针对原子核式结构模型提出
2，原子能量量子化
针对原子的稳定性提出
3，跃迁条件（频率条件）
针对原子光谱是线状谱提出
察
立
思想：必与须彻底放弃经典概念？ 出科现矛盾
α粒关子键散射：实验用实验电子否定云概念汤 瓜姆 模取孙 型代的西经典的建立轨道学 模 型 概卢式念瑟结福构的模核型
所
出现提矛盾
获 得 原子稳定性事实 否定
氢光谱实验
的
卢瑟福的核 式结构模型
? 出
建立 科 玻尔模型 出现学矛盾
事
假
实 复杂（氦）原电子在某处否单定位体积内出玻现尔的模概型率——电建子立云
e
v
F
r + e
认 终落在原子核上,而使 为 原子变得不稳定．
e
事
实
e +
经 由于电子轨道的变 典 化是连续的，辐射 理 电磁波的频率等于 论 绕核运动的频率, 认 连续变化,原子光 为 谱应该是连续光谱
人教版高中物理选修3-5课件18.4《玻尔的原子模型》.ppt
本节在介绍玻尔原子理论的内容之后，用它来成功地解释了 氢光谱的实验规律。玻尔理论的一个重要假设就是原子能量量子 化，“弗兰克-赫兹”实验证明了正确性。尽管玻尔模型后来被证明 不完善，但仍是人们认识原子结构的一个重要里程碑。
经 电子绕核运动将不断向外
典 理
辐射电磁波，电子损失了
论 能量，其轨道半径不断缩
2200
1
E1
h Em En
基
电子克服库仑引力做功增大电势能，原子的能量增加
激
吸收光子
跃迁
辐射光子 发
态
电子所受库仑力做正功减小电势能，原子的能量减少
态
h Em En
( Em > En )
玻尔从上述假设出发，利用库仑定律和牛顿运动定 律，计算出了氢的电子可能的轨道半径和对应的能量
rn = n2r1 r1 = 0.053 nm En = E1/n2 （n = 1，2，3，···）
➢ 能级：量子化的能量值。 ➢ 定态：原子中具有确定能量的稳定状态。
基态：能量最低的状态(离核最近) 激发态：其他的状态
n
5 4
量3 子2 数
1
E∞ E5
激
E4 发 E3 态
E2
E1 基态
轨
道
与
能
1
级
2
相
3对
应
假说3：频率条件(跃迁假说)
n
E∞
5
E5
4
E4
3
E3
2
E2
针对原子光谱是 线状谱提出
原子在始、末两个能 级 Em 和 En ( Em>En ) 间 跃迁时，发射 (或吸收) 光子的频率可以由前后 能级的能量差决定：
空白演示
经 电子绕核运动将不断向外
典 理
辐射电磁波，电子损失了
论 能量，其轨道半径不断缩
2200
1
E1
h Em En
基
电子克服库仑引力做功增大电势能，原子的能量增加
激
吸收光子
跃迁
辐射光子 发
态
电子所受库仑力做正功减小电势能，原子的能量减少
态
h Em En
( Em > En )
玻尔从上述假设出发，利用库仑定律和牛顿运动定 律，计算出了氢的电子可能的轨道半径和对应的能量
rn = n2r1 r1 = 0.053 nm En = E1/n2 （n = 1，2，3，···）
➢ 能级：量子化的能量值。 ➢ 定态：原子中具有确定能量的稳定状态。
基态：能量最低的状态(离核最近) 激发态：其他的状态
n
5 4
量3 子2 数
1
E∞ E5
激
E4 发 E3 态
E2
E1 基态
轨
道
与
能
1
级
2
相
3对
应
假说3：频率条件(跃迁假说)
n
E∞
5
E5
4
E4
3
E3
2
E2
针对原子光谱是 线状谱提出
原子在始、末两个能 级 Em 和 En ( Em>En ) 间 跃迁时，发射 (或吸收) 光子的频率可以由前后 能级的能量差决定：
空白演示
人教版高中物理选修3-5课件18.4波尔的原子模型
Hδ
Hγ
巴尔 末系 氢吸 收光
谱
n=1 n=2 n=3 n=4
n=5 n=6
Hβ
Hα
三、玻尔模型的局限性
玻尔理论解决了原子的稳定性和辐射的频率条 件问题，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．
1925年，由于他二人的卓越贡献，他们获得了当年的 诺贝尔物理学奖（1926年于德国洛丁根补发）。夫兰 克-赫兹实验至今仍是探索原子内部结构的主要手段 之一。所以，在近代物理实验中，仍把它作为传统的 经典实验。
(JAMESFRANCK)
(GUSTAVHERTZ)
夫兰克—赫兹实验的理论基础
根据玻尔的原子理论，原子只能处于一系列不连续的稳定状态之 中，其中每一种状态相应于一定的能量值Ei(i=1,2,3‥)，这些 能量值称为能级。最低能级所对应的状态称为基态，其它高能级 所对应的态称为激发态。 当原子从一个稳定状态过渡到另一个稳定状态时就会吸收或辐射 一定频率的电磁波，频率大小决定于原子所处两定态能级间的能 量差。
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
子能级表达式。如何解释你得到的结论？
氢原子中电子的可能轨道半径和相应的能量
能量：
En
1 n2
E1
-
Rhc n2
轨道半径： rn n2r1
（n=1,2,3……)
式中r1=0.53×10-10、E1=-13.6ev分别代表第一条
（即离核最近的）可能轨道的半径和电子在这条轨
高二物理课件 18.4 玻尔的原子模型 (人教版选修3-5)
A.40.8 eV C.51.0 eV
B.43.2 eV D.54.4 eV
【解析】选B.根据玻尔理论，氢原子吸收光子能量发生跃迁 时光子嘚能量需等于能级差或大于基态能级嘚绝对值，氦离 子嘚跃迁也是同样嘚. 因为E2-E1=-13.6-(-54.4)eV=40.8 eV,选项A是可能嘚. E3-E1=-6.0-(-54.4)eV=48.4 eV E4-E1=-3.4-(-54.4)eV=51.0 eV,选项C是可能嘚. E∞-E1=0-(-54.4)eV=54.4 eV,选项D是可能嘚.所以本题选 B.
增大，反之电势能减小.
可见电子在可能嘚轨道上绕核运动时，r增大，则Ek减少，Ep 增大，E增大；反之，r减小，则Ek增大，Ep减少，E减少.与 卫星绕地球运行相似.
3.跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸 收一定频率嘚光子，光子嘚能量由这两种定态嘚能量差决定， 即
可见，电子如果从一个轨道到另一个轨道，不是以螺旋线嘚 形式改变半径大小嘚，而是从一个轨道上“跳跃”到另一个 轨道上.玻尔将这种现象叫做电子嘚跃迁.
【解题指导】
【标准解答】(1)选A、C、D.由跃迁条件知氢原子受激发跃 迁时，只能吸收能量值刚好等于某两能级之差嘚光子.根据氢 原子能级图不难算出12.09 eV刚好为氢原子n=1和n=3嘚两 能级差，而13 eV则不是氢原子基态和任一激发态嘚能量之 差，因此氢原子只能吸收前者，而不能吸收后者，对于14 eV嘚光子则足以使氢原子电离，电离后嘚自由电子还具有 0.4 eV嘚动能.至于13 eV嘚电子，它嘚能量通过碰撞可以全 部或部分地被氢原子吸收.综上所述，选项A、C、D正确.
【解析】选C、D.由玻尔理论嘚跃迁假设知，原子处于激发态 时不稳定，可自发地向低能级跃迁，以光子嘚形式放出能量. 光子嘚吸收是光子发射嘚逆过程，原子在吸收光子后，会从 较低能级向较高能级跃迁，但不管是吸收光子还是发射光子， 光子嘚能量总等于两能级之差，即hν＝Em-En(m＞n).故选 项C、D正确.
人教版高中物理选修3-5《18.4 玻尔的原子模型》PPT(共18张) (共18张PPT)
2、同时，按照经典电磁理论，电子绕核运行 时辐射电磁波的频率应该等于电子绕核运行的频 率，随着运行轨道半径的不断变化，电子绕核运 行的频率要不断变化，因此原子辐射电磁波的频 率也要不断变化。这样，大量原子发光的光谱就 应该是包含一切频率的连续谱。
以上矛盾表明，从宏观现象总结出来的经典 电磁理论不适用于原子这样小的物体产生的微观 现象。为了解决这个矛盾，1913年玻尔在卢瑟福 学说的基础上，把普朗克的量子理论运用到原子 系统上，提出了玻尔理论。
二、玻尔理论的基本假说： 1、定态假设（原子能量量子化）：
原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这 些状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但 并不向外辐射能量。这些状态叫定态。
2、跃迁假设(频率条件)：原子从一种定 态（设能量为E初）跃迁到另一种定态（设能量 为E终）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，即
第十八章 原子结构
第四节 玻尔的原子模型
甘肃省通渭县第二中学 李树龙
一、玻尔提出原子模型的背景：
卢瑟福的原子核式结构学说
矛盾 经典的电磁理论的矛盾。
电子绕核运动（有加速度） 磁波
辐射电
频率等于绕核运行的ຫໍສະໝຸດ 率能量减少、轨道半径减少频率变化
电子沿螺旋线轨道落入原子核
原子光谱应为连续光谱
原子是不稳定的
实际上是不连续的亮线
原子是稳定的
1、原来，电子没有被库仑力吸引到核上， 它一定是以很大的速度绕核运动，就象 行星绕着太阳运动那样。按照经典理论， 绕核运动的电子应该辐射出电磁波，因 此它的能量要逐渐减少。随着能量的减 少，电子绕核运行的轨道半径也要减小. 于是电子将沿着螺旋线的轨道落入原子 核，就像绕地球运动的人造卫星受到上 层大气阻力不断损失能量后要落到地面 上一样。 这样看来，原子应当是不稳定 的，然而实际上并不是这样。
物理高二年级人教新课标选修3-5第十八章第四节《玻尔的原子模型》课件
（电子克服库仑引力做功增大
基 电势能，原子的能量增加） 吸收光子 激
跃迁
发
态
态
辐射光子 （电子所受库仑力做正功
减小电势能，原子的能量
减少）
hn Em En
玻尔的原子模型
（ Em>En ）
二、玻尔理论对氢光谱的解释
玻尔从上述假设出发，利用库仑定律和牛顿运动定律， 计算出了氢的电子可能的轨道半径和对应的能量．
玻尔的原子模型
轨道与二能、级玻相尔对理应论对氢光谱的解释
赖曼系（紫外线）
n
E/eV
∞ －－－－－－－－－ 0
５
-0.54
４
-0.85
３
巴耳末系（可见光）
-1.51
２
-3.4
N=1 N=2 N=3 N=4 N=5 N=6
玻尔的原子模型
帕邢系（红外线） 布喇开系
逢德系
１
-13.6
二、玻尔理论对氢光谱的解释
电势能最小；量子数越大，能量值越大，电子动 能越小，电势能越大.
玻尔的原子模型
（4）跃迁时电子动能、原子电势能与原子 能量的变化
• 当轨道半径减小时，库仑引力做正功，原 子的电势能Ep减小，电子动能增大，原子 能量减小．反之，轨道半径增大时，原子 电势能增大，电子动能减小，原子能量增 大．
玻尔的原子模型
-13.6 eV
二.玻尔理论对氢光谱的解释
（巴尔末系）
Hδ
n=1 n=2 n=3 n=4 n=5 n=6 玻尔的原子模型
Hγ
Hβ
Hα
1
1 R(22
1 n2
) n
3,
4,5,...
巴耳末公式 R=1.10107m1 里德伯常量
高中物理人教版选修3-5课件：18.4 玻尔的原子模型
-6-
4
玻尔的原子模型
首 页
X 新知导学 Z 重难探究
INZHI DAOXUE
HONGNAN TG JIANCE
探究一
探究二
探究一玻尔理论的理解 问题导引
丹麦物理学家玻尔意识到了经典理论在解释原子结构方面的困难。在 普朗克关于黑体辐射的量子理论和爱因斯坦关于光子的概念的启发下,他 在 1913 年把微观世界中物理量取分立值的观念应用到原子系统。那么在 玻尔的头脑中,原子模型会是一幅什么图景呢?
-8-
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玻尔的原子模型
首 页
X 新知导学 Z 重难探究
INZHI DAOXUE
HONGNAN TANJIU
D 当堂检测
ANGTANG JIANCE
探究一
探究二
2.能量量子化: (1)电子在可能轨道上运动时,尽管是变速运动,但它并不释放能量,原 子是稳定的,这样的状态也称之为定态。 (2)由于原子的可能状态(定态)是不连续的,具有的能量也是不连续的。 这样的能量值,称为能级,能量最低的状态称为基态,其他的状态叫作激发态, 对氢原子,以无穷远处为势能零点时,其能级公式 En= 2E1(n=1,2,3,…) 其中 E1 代表氢原子的基态的能级,即电子在离核最近的可能轨道上运 动时原子的能量值,E1=-13.6 eV。n 是正整数,称为量子数。量子数 n 越大, 表示能级越高。 (3)原子的能量:En=Ekn+Epn,即原子的能量包括:原子的原子核与电子所
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玻尔的原子模型
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X 新知导学 Z 重难探究
INZHI DAOXUE
HONGNAN TANJIU
D 当堂检测
ANGTANG JIANCE
人教版高中物理选修3-5课件18.4玻尔的原子模型
2.解释氢原子光谱的不连续性：原子从较高能级向低能级跃迁 时放出光子的能量等于前后_两__能__级__差__，由于原子的能级是 _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.
【想一想】根据巴耳末公式计1算 出R(的212 氢 n原12 )子光 谱线是玻尔模型中电子怎样跃迁发出的？
二、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hν =_E_m_-_E_n_. (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_定__态__轨__道__的量子数n和2.并且理论上的计算和实验测量 的_里__德__伯__常__量__符合得很好.
2.能量量子化:与轨道量子化对应的能量不连续的现象. (1)电子在可能轨道上运动时，尽管是变速运动，但它并不释 放能量，原子是稳定的，这样的状态也称之为定态. (2)由于原子的可能状态(定态)是不连续的，具有的能量也是 不连续的.这样的能量形式称为能量量子化.
3.跃迁：原子从一种定态(设能量为E2)跃迁到另一种定态(设 能量为E1)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，即hν ＝E2-E1(或E1-E2). 可见，电子如果从一个轨道到另一个轨道，不是以螺旋线的形 式改变半径大小的，而是从一个轨道上“跳跃”到另一个轨道 上.玻尔将这种现象叫做电子的跃迁.
【思路点拨】解答该题应把握以下三点： 关键点 (1)电子向高能级跃迁时，需要吸收光子；向低能级跃迁时， 放出光子. (2)电子绕核运动是匀速圆周运动，库仑力提供向心力. (3)电子跃迁时，库仑力做正功，电势能减小，库仑力做负功， 电势能增大.
【规范解答】选D.根据玻尔理论，氢原子核外电子在离核较远
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迁只能吸收一个光子的能量，且光子能量恰好等于两能级之 差. ②当原子向电离态跃迁时，吸收的能量大于或等于原子所处 能级的能量的绝对值.即hν≥E∞-Em，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.
二、原子的能级跃迁问题
1.氢原子能级跃迁的可能情况 氢原子核外电子从高能级向低能级跃迁时可能直接跃迁到基 态,也可能先跃迁到其他低能级的激发态,然后再到基态，因 此处于n能级的电子向低能级跃迁时就有很多可能性,其可能 的值为 Cn 2即 n n 1 种可能情况.
光，1.89 eV的光子为红光，2.55 eV的光子为蓝—靛光，A正
确.
【规律方法】(1)如果是一个氢原子，该氢原子的核外电子在 某时刻只能处在某一个可能的轨道上，由这一轨道向另一轨
道跃迁时只能有一种光，但可能发出的光条数为 (n-1)种.
(2)如果是一群氢原子，该群氢原子的核外电子在某时刻有多 种可能轨道.每一个跃迁时只能发出一种光，多种轨道同时存
3.用能量为12.6 eV的光子去照射一群处于基态的氢原子， 受光子的照射后，下列关于这群氢原子的跃迁的说法正确的 是( )
A.原子能跃迁到n=2的激发态上 B.原子能跃迁到n=3的激发态上 C.原子能跃迁到n=4的激发态上
D.原子不能跃迁
【解析】选D.用光子照射使原子发生跃迁，就必须使光子的 能量等于两定态的能级差，即ΔE=|Ek-En|(k>n),光子的能量 大于或小于这个值，都不能使原子跃迁，题中光子的能量 E=12.6 eV，氢原子基态的能量为-13.6 eV，其他各激发态的
一、选择题 1.(2011·焦作高二检测)如图所示，1、2、3、4为玻尔理论 中氢原子最低的四个能级.处在n=4能级的一群氢原子向低能 级跃迁时，能发出若干种频率不同的光子，在这些光中，波 长最长的是( )
A.n=4跃迁到n=1时辐射的光子 B.n=4跃迁到n=3时辐射的光子 C.n=2跃迁到n=1时辐射的光子
n n 1 在，发光条数 N . 2
(3)若知道每条发光的能量或频率，可根据已知情况判定光线 所在区域.
【典例】(1)欲使处于基态的氢原子激发，下列措施可行的 是( )
A.用12.09 eV的光子照射
B.用13 eV的光子照射
C.用14 eV的光子照射 D.用13 eV的电子碰撞
(2)欲使处于基态的氢原子电离，下列措施可行的是( A.用13.6 eV的光子照射 B.用15 eV的光子照射
一、对玻尔原子模型的理解
1.轨道量子化 (1)轨道半径只能够是一些不连续的、某些分立的数值.
(2)氢原子的电子最小轨道半径为r1=0.053 nm,其余可能的轨
道半径还有0.212 nm、0.477 nm…不可能出现介于这些轨道 之间的其他值. (3)轨道半径公式：rn=n2r1,式中n称为量子数，对应不同的轨 道，只能取正整数.
有2条，其颜色分别为(
A.红、蓝-靛 C.红、紫
)
B.黄、绿 D.蓝-靛、紫
【解题指导】审题时应重点关注以下几点:
(1)解题时要充分利用表格中不同色光光子的能量数据 . (2)根据“发射的光的谱线在可见光范围内仅有 2条”进行分 析对比,确定答案.
【标准解答】选A.如果激发态的氢原子处于第二能级，能够
巧解氢原子的结构问题
(1)求解电子在某条轨道上的运动动能时，要将玻尔的轨道理 论与电子绕核做圆周运动的向心力结合起来 .
ke 2 v2 m 2 r 即用 r 2 F ke 向 r2
两公式结合判定.
(2)求解氢原子要吸收一定频率的光子跃迁时
①原子在各定态之间跃迁时原子跃迁条件hν=Em-En，一次跃
要入射粒子的能量大于或等于两能级的能量差值(E=En-Ek),
就可使原子发生能级跃迁.
3.原子跃迁时需注意的几个问题
(1)注意一群原子和一个原子 氢原子核外只有一个电子,这个电子在某个时刻只能处在某一
个可能的轨道上,在某段时间内,由某一轨道跃迁到另一个轨
道时,可能的情况只有一种,但是如果容器中盛有大量的氢原 子,这些原子的核外电子跃迁时就会有各种情况出现.
光子被氢原子吸收刚好电离，同理， 15 eV的光子和15 eV的
电子均可供氢原子电离.至于13.6 eV的电子，由于电子和氢 原子的质量不同，因此两者碰撞时电子不可能把 13.6 eV的能
量全部传递给氢原子，因此用13.6 eV的电子碰撞氢原子时，
氢原子不能电离.通过以上分析可知选项A、B、D正确.
D.n=3跃迁到n=2时辐射的光子
【解析】选B.波长最长时，频率最低，光子的能量最小，所 以，应当是n=4跃迁到n=3时辐射的光子.B对.
2.光子的发射和吸收过程是(
)
A.原子从基态跃迁到激发态要放出光子，放出光子的能量等 于原子在始、末两个能级的能量差
B.原子不能从低能级向高能级跃迁
C.原子吸收光子后从低能级跃迁到高能级，放出光子后从较 高能级跃迁到较低能级 D.原子无论是吸收光子还是放出光子，吸收的光子或放出的 光子的能量恒等于始、末两个能级的能量差值
而不再遵守有关原子结构的理论.如基态氢原子的电离能为 13.6 eV，只要大于或等于13.6 eV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.至于实物粒子和原子碰撞的情况， 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 入射粒子的动能大于或等于原子某两定态能量之差，就可使 原子受激发而向较高能级跃迁.
能量为E2=-3.4 eV，E3=-1.51 eV，E4=-0.85 eV,所以E>E2E1=10.2 eV，E>E3-E1=12.09 eV，E<E4-E1=12.75 eV,故本题 正确选项为D.
4.(2011·贵阳高二检测)按照玻尔理论，氢原子从能级A跃迁
到能级B时，释放频率为v1的光子；氢原子从能级B跃迁到能
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.
可见电子在可能的轨道上绕核运动时，r增大，则Ek减少，Ep 增大，E增大；反之，r减小，则Ek增大，Ep减少，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，
(2)原子的能量应根据能级公式分析. (3)结合能级高低判断是吸收还是放出光子 .
【标准解答】选B、D.由玻尔理论知，当电子由离核较远的轨
道跃迁到离核较近的轨道上时，要放出能量，故要放出一定 频率的光子；电子的轨道半径小了，由库仑定律知，它与原 子核之间的库仑力大了，故A、C错，B、D正确.
【规律方法】
到A将吸收频率为v1-v2的光子，故B正确.
5.氦原子被电离出一个核外电子，形成类氢结构的氦离子.已
知基态的氦离子能量为E1=-54.4 eV，氦离子能级的示意图如 图所示.在具有下列能量的光子中,不能被基态氦离子吸收而
发生跃迁的是(
)
A.40.8 eV C.51.0 eV
B.43.2 eV D.54.4 eV
发出10.2 eV的光子，不属于可见光；如果激发态的氢原子处
于第三能级，能够发出12.09 eV、10.2 eV、1.89 eV的三种 光子，只有1.89 eV属于可见光；如果激发态的氢原子处于第 四能级，能够发出12.75 eV、12.09 eV、10.2 eV、2.55 eV、 1.89 eV、0.66 eV的六种光子，1.89 eV和2.55 eV属于可见
2.能量量子化 (1)与轨道量子化对应的能量不连续的现象. (2)电子在可能轨道上运动时，尽管是变速运动，但它并不释 放能量，原子是稳定的，这样的状态也称之为定态.
由于原子的可能状态(定态)是不连续的，具有的能量也是不
连续的，这样的能量值，称为能级，能量最低的状态称为基 态，其他的状态叫做激发态.对氢原子，以无穷远处为势能零 点时，基态能量E1=-13.6 eV.
【解析】选C、D.由玻尔理论的跃迁假设知，原子处于激发态 时不稳定，可自发地向低能级跃迁，以光子的形式放出能量 .
光子的吸收是光子发射的逆过程，原子在吸收光子后，会从
较低能级向较高能级跃迁，但不管是吸收光子还是发射光子， 光子的能量总等于两能级之差，即hν＝Em-En(m＞n).故选项 C、D正确.
此氢原子只能吸收前者，而不能吸收后者，对于 14 eV的光子
则足以使氢原子电离，电离后的自由电子还具有 0.4 eV的动 能.至于13 eV的电子，它的能量通过碰撞可以全部或部分地 被氢原子吸收.综上所述，选项A、C、D正确.
(2)选A、B、D.基态氢原子的电离能为13.6 eV，则13.6 eV的
级C时，吸收频率为v2的光子，且v1>v2.则氢原子从能级C跃迁 到能级A时，将( )
A.吸收频率为v2-v1的光子
B.吸收频率为v1-v2的光子 C.吸收频率为v2+v1的光子 D.释放频率为v1+v2的光子
【解析】选B.从A跃迁到B时，EA-EB=hv1；从B跃迁到C时EC-
EB=hv2.两式相减得EC-EA=h(v2-v1).由于v1>v2，所以从C跃迁
即
可见，电子如果从一个轨道到另一个轨道，不是以螺旋线的 形式改变半径大小的，而是从一个轨道上“跳跃”到另一个 轨道上.玻尔将这种现象叫做电子的跃迁.
(1)处于基态的原子是稳定的，而处于激发态
的原子是不稳定的.
(2)原子的能量与电子的轨道半径相对应，轨道半径大，原子 的能量大，轨道半径小，原子的能量小.
)
C.用13.6 eV的电子碰撞
D.用15 eV的电子碰撞
【解题指导】
【标准解答】(1)选A、C、D.由跃迁条件知氢原子受激发跃迁
时，只能吸收能量值刚好等于某两能级之差的光子 .根据氢原
子能级图不难算出12.09 eV刚好为氢原子n=1和n=3的两能级 差，而13 eV则不是氢原子基态和任一激发态的能量之差，因
原子电离后产生的自由电子的动能越大.
二、原子的能级跃迁问题
1.氢原子能级跃迁的可能情况 氢原子核外电子从高能级向低能级跃迁时可能直接跃迁到基 态,也可能先跃迁到其他低能级的激发态,然后再到基态，因 此处于n能级的电子向低能级跃迁时就有很多可能性,其可能 的值为 Cn 2即 n n 1 种可能情况.
光，1.89 eV的光子为红光，2.55 eV的光子为蓝—靛光，A正
确.
【规律方法】(1)如果是一个氢原子，该氢原子的核外电子在 某时刻只能处在某一个可能的轨道上，由这一轨道向另一轨
道跃迁时只能有一种光，但可能发出的光条数为 (n-1)种.
(2)如果是一群氢原子，该群氢原子的核外电子在某时刻有多 种可能轨道.每一个跃迁时只能发出一种光，多种轨道同时存
3.用能量为12.6 eV的光子去照射一群处于基态的氢原子， 受光子的照射后，下列关于这群氢原子的跃迁的说法正确的 是( )
A.原子能跃迁到n=2的激发态上 B.原子能跃迁到n=3的激发态上 C.原子能跃迁到n=4的激发态上
D.原子不能跃迁
【解析】选D.用光子照射使原子发生跃迁，就必须使光子的 能量等于两定态的能级差，即ΔE=|Ek-En|(k>n),光子的能量 大于或小于这个值，都不能使原子跃迁，题中光子的能量 E=12.6 eV，氢原子基态的能量为-13.6 eV，其他各激发态的
一、选择题 1.(2011·焦作高二检测)如图所示，1、2、3、4为玻尔理论 中氢原子最低的四个能级.处在n=4能级的一群氢原子向低能 级跃迁时，能发出若干种频率不同的光子，在这些光中，波 长最长的是( )
A.n=4跃迁到n=1时辐射的光子 B.n=4跃迁到n=3时辐射的光子 C.n=2跃迁到n=1时辐射的光子
n n 1 在，发光条数 N . 2
(3)若知道每条发光的能量或频率，可根据已知情况判定光线 所在区域.
【典例】(1)欲使处于基态的氢原子激发，下列措施可行的 是( )
A.用12.09 eV的光子照射
B.用13 eV的光子照射
C.用14 eV的光子照射 D.用13 eV的电子碰撞
(2)欲使处于基态的氢原子电离，下列措施可行的是( A.用13.6 eV的光子照射 B.用15 eV的光子照射
一、对玻尔原子模型的理解
1.轨道量子化 (1)轨道半径只能够是一些不连续的、某些分立的数值.
(2)氢原子的电子最小轨道半径为r1=0.053 nm,其余可能的轨
道半径还有0.212 nm、0.477 nm…不可能出现介于这些轨道 之间的其他值. (3)轨道半径公式：rn=n2r1,式中n称为量子数，对应不同的轨 道，只能取正整数.
有2条，其颜色分别为(
A.红、蓝-靛 C.红、紫
)
B.黄、绿 D.蓝-靛、紫
【解题指导】审题时应重点关注以下几点:
(1)解题时要充分利用表格中不同色光光子的能量数据 . (2)根据“发射的光的谱线在可见光范围内仅有 2条”进行分 析对比,确定答案.
【标准解答】选A.如果激发态的氢原子处于第二能级，能够
巧解氢原子的结构问题
(1)求解电子在某条轨道上的运动动能时，要将玻尔的轨道理 论与电子绕核做圆周运动的向心力结合起来 .
ke 2 v2 m 2 r 即用 r 2 F ke 向 r2
两公式结合判定.
(2)求解氢原子要吸收一定频率的光子跃迁时
①原子在各定态之间跃迁时原子跃迁条件hν=Em-En，一次跃
要入射粒子的能量大于或等于两能级的能量差值(E=En-Ek),
就可使原子发生能级跃迁.
3.原子跃迁时需注意的几个问题
(1)注意一群原子和一个原子 氢原子核外只有一个电子,这个电子在某个时刻只能处在某一
个可能的轨道上,在某段时间内,由某一轨道跃迁到另一个轨
道时,可能的情况只有一种,但是如果容器中盛有大量的氢原 子,这些原子的核外电子跃迁时就会有各种情况出现.
光子被氢原子吸收刚好电离，同理， 15 eV的光子和15 eV的
电子均可供氢原子电离.至于13.6 eV的电子，由于电子和氢 原子的质量不同，因此两者碰撞时电子不可能把 13.6 eV的能
量全部传递给氢原子，因此用13.6 eV的电子碰撞氢原子时，
氢原子不能电离.通过以上分析可知选项A、B、D正确.
D.n=3跃迁到n=2时辐射的光子
【解析】选B.波长最长时，频率最低，光子的能量最小，所 以，应当是n=4跃迁到n=3时辐射的光子.B对.
2.光子的发射和吸收过程是(
)
A.原子从基态跃迁到激发态要放出光子，放出光子的能量等 于原子在始、末两个能级的能量差
B.原子不能从低能级向高能级跃迁
C.原子吸收光子后从低能级跃迁到高能级，放出光子后从较 高能级跃迁到较低能级 D.原子无论是吸收光子还是放出光子，吸收的光子或放出的 光子的能量恒等于始、末两个能级的能量差值
而不再遵守有关原子结构的理论.如基态氢原子的电离能为 13.6 eV，只要大于或等于13.6 eV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.至于实物粒子和原子碰撞的情况， 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 入射粒子的动能大于或等于原子某两定态能量之差，就可使 原子受激发而向较高能级跃迁.
能量为E2=-3.4 eV，E3=-1.51 eV，E4=-0.85 eV,所以E>E2E1=10.2 eV，E>E3-E1=12.09 eV，E<E4-E1=12.75 eV,故本题 正确选项为D.
4.(2011·贵阳高二检测)按照玻尔理论，氢原子从能级A跃迁
到能级B时，释放频率为v1的光子；氢原子从能级B跃迁到能
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.
可见电子在可能的轨道上绕核运动时，r增大，则Ek减少，Ep 增大，E增大；反之，r减小，则Ek增大，Ep减少，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，
(2)原子的能量应根据能级公式分析. (3)结合能级高低判断是吸收还是放出光子 .
【标准解答】选B、D.由玻尔理论知，当电子由离核较远的轨
道跃迁到离核较近的轨道上时，要放出能量，故要放出一定 频率的光子；电子的轨道半径小了，由库仑定律知，它与原 子核之间的库仑力大了，故A、C错，B、D正确.
【规律方法】
到A将吸收频率为v1-v2的光子，故B正确.
5.氦原子被电离出一个核外电子，形成类氢结构的氦离子.已
知基态的氦离子能量为E1=-54.4 eV，氦离子能级的示意图如 图所示.在具有下列能量的光子中,不能被基态氦离子吸收而
发生跃迁的是(
)
A.40.8 eV C.51.0 eV
B.43.2 eV D.54.4 eV
发出10.2 eV的光子，不属于可见光；如果激发态的氢原子处
于第三能级，能够发出12.09 eV、10.2 eV、1.89 eV的三种 光子，只有1.89 eV属于可见光；如果激发态的氢原子处于第 四能级，能够发出12.75 eV、12.09 eV、10.2 eV、2.55 eV、 1.89 eV、0.66 eV的六种光子，1.89 eV和2.55 eV属于可见
2.能量量子化 (1)与轨道量子化对应的能量不连续的现象. (2)电子在可能轨道上运动时，尽管是变速运动，但它并不释 放能量，原子是稳定的，这样的状态也称之为定态.
由于原子的可能状态(定态)是不连续的，具有的能量也是不
连续的，这样的能量值，称为能级，能量最低的状态称为基 态，其他的状态叫做激发态.对氢原子，以无穷远处为势能零 点时，基态能量E1=-13.6 eV.
【解析】选C、D.由玻尔理论的跃迁假设知，原子处于激发态 时不稳定，可自发地向低能级跃迁，以光子的形式放出能量 .
光子的吸收是光子发射的逆过程，原子在吸收光子后，会从
较低能级向较高能级跃迁，但不管是吸收光子还是发射光子， 光子的能量总等于两能级之差，即hν＝Em-En(m＞n).故选项 C、D正确.
此氢原子只能吸收前者，而不能吸收后者，对于 14 eV的光子
则足以使氢原子电离，电离后的自由电子还具有 0.4 eV的动 能.至于13 eV的电子，它的能量通过碰撞可以全部或部分地 被氢原子吸收.综上所述，选项A、C、D正确.
(2)选A、B、D.基态氢原子的电离能为13.6 eV，则13.6 eV的
级C时，吸收频率为v2的光子，且v1>v2.则氢原子从能级C跃迁 到能级A时，将( )
A.吸收频率为v2-v1的光子
B.吸收频率为v1-v2的光子 C.吸收频率为v2+v1的光子 D.释放频率为v1+v2的光子
【解析】选B.从A跃迁到B时，EA-EB=hv1；从B跃迁到C时EC-
EB=hv2.两式相减得EC-EA=h(v2-v1).由于v1>v2，所以从C跃迁
即
可见，电子如果从一个轨道到另一个轨道，不是以螺旋线的 形式改变半径大小的，而是从一个轨道上“跳跃”到另一个 轨道上.玻尔将这种现象叫做电子的跃迁.
(1)处于基态的原子是稳定的，而处于激发态
的原子是不稳定的.
(2)原子的能量与电子的轨道半径相对应，轨道半径大，原子 的能量大，轨道半径小，原子的能量小.
)
C.用13.6 eV的电子碰撞
D.用15 eV的电子碰撞
【解题指导】
【标准解答】(1)选A、C、D.由跃迁条件知氢原子受激发跃迁
时，只能吸收能量值刚好等于某两能级之差的光子 .根据氢原
子能级图不难算出12.09 eV刚好为氢原子n=1和n=3的两能级 差，而13 eV则不是氢原子基态和任一激发态的能量之差，因