高二物理鲁科版选修3-5教师用书：第2章 第3节 玻尔的原子模型 含解析
高二物理第2章原子结构第3节玻尔的原子模型第4节氢原子光谱与能级结构课件鲁科版选修3_5
4.总而言之：根据玻尔的原子理论假设，电子只能在某些可能 的轨道上运动，电子在这些轨道上运动时不辐射能量，处于定 态．只有电子从一条轨道跃迁到另一条轨道上时才辐射能量， 辐射的能量是一份一份的，等于这两个定态的能量差．这就是 玻尔理论的主要内容．
(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．
[解析] 根据玻尔理论，氢原子中电子离原子核越远，氢原子
能量越大，根据能量守恒定律可知：
hν＋E1＝12mv2，所以电子速度为：v＝
2（hνm＋E1）.
[答案] 越大
2（hν＋E1） m
电子被电离后可认为离原子核无限远，即电子的电势能为零， 所以此时电子的能量等于电子的动能．
的是( )
1.(多选)按照玻尔原子理论，下列表述正确
得 ν＝13h.6n121－n122 此式在形式上与氢原子光谱规律的波长公式一致，当 n1＝2， n2＝3，4，5，6，…时就是_巴__尔__末__公式． 2.巴尔末系：氢原子从相应的能级跃迁到 n＝_2_的能级得到的 线系．
2．玻尔理论是量子化的理论吗？ 提示：不是，玻尔理论的电子轨道是量子化的，并根据量子化 能量计算光的发射和吸收频率，这是量子论的方法；而电子轨 道的半径是用经典电磁理论推导的，所以玻尔理论是半经典的 量子论．
第2章 原子结构
第3节 玻尔的原子模型 第4节 氢原子光谱与能级结构
第2章 原子结构
1.了解玻尔理论的主要内容． 2.掌握氢原子能级和轨道 半径的规律．(重点＋难点) 3．了解氢原子光谱的特点，知道巴尔末公式及里德伯常量． 4. 理解玻尔理论对氢光谱规律的解释．(重点＋难点)
鲁科版高中物理选修3-5第2章 第3节 玻尔的原子模型
[学后自检]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(小试身手)
关于玻尔的原子模型理论，下面说法正确的是 A．原子可以处于连续的能量状态中 B．原子的能量状态是不连续的 C．原子中的核外电子绕核做加速运动一定向外辐射能量 D．原子中的电子绕核运转的轨道半径是连续的 ( )
解析：根据玻尔原子理论：电子轨道和原子能量都是量子化 的，不连续的，处于定态的原子并不向外辐射能量，可判定 B是正确的。
[跟随名师· 解疑难] 1．对氢原子能级图的理解(如图231)
图231
(1)能级图中的横线表示氢原子可能的能量状态，氢原子可以 有无穷多个能级值。 (2)横线左端的数字“1,2,3„”表示量子数。“1”表示原子处 于基态，“2”“3”„表示原子处于不同的激发态。 (3)横线右端的数字“－13.6，－3.4，„”表示氢原子各个状 态的能量值。 (4)n＝1对应于基态，n＝∞对应于原子的电离，从能级图可 以看出，n越大，能级线越密，表现为上密下疏。这表明量子数n 越大，相邻的能量差越小。
－10
m。
3．玻尔理论对氢原子光谱的解释 (1)基态：在正常或稳定状态时，原子尽可能处于 最低 能级， 电子受核的作用力最大而处于离核最近的轨道，此时原子的状态叫 做基态。 (2)激发态：电子吸收能量后，从基态跃迁到 较高 的能级，这 时原子的状态叫做激发态。 (3)能级跃迁：当电子从高能级跃迁到低能级时，原子会 辐射 能量，当电子从低能级跃迁到高能级时，原子要 吸收能量。由于电 子的能级是不连续的，所以原子在跃迁时吸收或辐射的能量都不是 任意的，这个能量等于电子跃迁时始末两个能级间的能量差，能量 差值不同，发射的 光频率也不同，我们就能观察到不同颜色的光。
新课标鲁科版3-5 选修三2.3《玻尔的原子模型》 3
二、玻尔理论的主要内容：
1、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、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
h v E初 E终
学习目标:
1、了解玻尔理论产生的背景；
2、理解和掌握玻尔理论内容、意义；
3、理解定态（基态和激发态）、量子 化、能级、跃迁的概念，理解氢原子的能 级图。
按照经典物理学的观点去推 断，在轨道上运动的电子带有电 荷，运动中要辐射电磁波，电子 损失了能量，其轨道半径不断缩 小，最终落在原子核上．由于电 子轨道的变化是连续的，辐射电 磁波的频率也会连续变化．
式中r1、E1、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道上运动时的能
量，rn、En 分别代表第n条可能轨道的半径和电子
在第n条轨道上运动时的能量，n是正整数，叫量 子数。
n 四、氢原子的能级图： E
∞ －－－－－－－－－－－－－－－－－ 0 eV
５
-0.54
４
-0.85
３
-1.51
3、原子的不同能量状态跟电子沿不同的圆形轨 道绕核运动相对应。原子的定态是不连续的， 因此电子的可能轨道的分布也是不连续的。
三、玻尔计算出氢的电子的各条可
能轨道半径和电子在各条轨道上运动
时的能量（包括动能和势能）公式：
轨道半径： rn=n2 r（1 n=1,2,3……)
能
量：En
1
n2
E1（n=1,2,3……)
5、按照玻尔理论，一个氢原子中的电子从
选修3-5-2.3~4光谱-玻尔的原子模型
玻尔的原子模型
丹麦物理学家 玻尔
定态（电子处于分立的、特 定 的轨道，不辐射能量） 能级（不同轨道上的能量）
玻尔的原子模型
不同能级的能量：
En=E1/n2 E1= - 13.6 eV 发射的光子的能量： hv= En-Em 不同能级的轨道半径： rn=n2r1
玻尔的原子模型
贡献：很好解释了氢原子的光谱中波长满足的规 律。引入了量子化概念，推动了量子力学发展。
选修3-5 第二章 原子结构
第3节 光谱 氢原子光谱 第4节 玻尔的原子模型 能级
几种光谱
炽热的固体、液体或高压气 体发射的多为连续谱 连续谱
稀薄的气体发射的多为线状谱
线状谱
光谱分析应用广泛
氢原子光谱
观察条件： 真空管充入稀薄氢气 分光仪器观察 现象及规律： 线状谱 各条谱线光波长满足巴尔末公式 2~3kV高压
rn=n2r1
跃迁发射的光子能量 hv= En-Em
不完善：无法说明光谱的强度和偏振情况， 无法解释有两个以上电子的原子复杂光谱。
小结
光谱 定义 将光按波长长短顺序排列 分类 连续谱，线状谱 发射谱，吸收谱
氢原子光谱
观察条件
规律
定态 能级
真空
稀薄氢 气
2~3kV 高压
分光仪器 观察
各条谱线波长满足巴尔末公式
一系列分立的、特定
新课标鲁科版3-5选修三2.3《玻尔的原子模型》课件
教学反思与改进建议
教学内容与方法
互动与讨论
反思教学内容的选择和安排是否合理，教 学方法是否恰当，是否有效地促进了学生 的理解和思考。
评估课堂上的互动和讨论环节是否充分， 是否有助于激发学生的思维活力和创造力 。
教学资源与工具
改进建议
检查所使用的教学资源和工具是否合适， 是否充分利用了现代技术手段以提高教学 效果。
02
玻尔原子模型的基本内容
玻尔原子模型的假设与原理
定态假设
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，不向外辐射能量。
频率条件
原子从一个定态跃迁到另一个定态 时，发出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。
轨道量子化
电子绕核运动的轨道半径只能是某 些特定的值，即电子的可能轨道是 不连续的。
不确定性原理
无法同时精确测定微观粒 子的位置和动量。
量子态与波函数
微观粒子的状态用波函数 描述，波函数的模平方表 示粒子在某处出现的概率。
玻尔原子模型与量子力学的关系
玻尔原子模型是量子力学发展的基础
01
玻尔提出的定态、跃迁等概念为量子力学的发展奠定了基础。
量子力学对玻尔原子模型的解释
02
量子力学用波函数和算符等概念对玻尔原子模型进行了更为精
玻尔对原子模型的贡献
1913年，玻尔提出了量子化的原子模型，成功解释了氢原子光谱，为量子力学 的发展奠定了基础。
课程目标与要求
知识与技能
掌握玻尔原子模型的基本假设、能级 概念和跃迁规则；理解玻尔理论对氢 原子光谱的解释。
过程与方法
情感态度与价值观
体会科学家在探索自然规律过程中的科 学精神和科学方法；认识科学理论的发 展是一个不断修正、完善的过程。
鲁科版高中物理选修3-5课件-2.3-玻尔的原子模型
二、氢原子的能级结构
根据玻尔理论，可以计算出电子的各条可能轨道半径和电子在各条轨 道上运动时的能量公式：
光子的能量是 hv
爱因斯坦 1879年-1955年 德国物理学家
一、玻尔原子模型——量子化的原子模型
1.定态假设 原子只能处于一系列能量不连续的状态中。在这些状态中原子是 稳定的，电子虽然做变速运动，但并不向外辐射能量，这些状态 叫做定态。电子绕原子核做圆周运动，只能处在一些分立的轨道 上，它只能在这些轨道上绕核转动而不产生电磁辐射。
二、氢原子的能级结构
4、原子发光现象：原子 从较高的激发态向较低的 激发态或基态跃迁的过程， 是辐射能量的过程，这个 能量以光子的形式辐射出 去，这就是原子发光现象。 不同的能量，发射的光频 率也不同，我们就能观察 到不同颜色的光。
处于n=4能级的氢原子可能辐射几种频率的光子
n
E eV
４
-0.85
2.3 玻尔的原子模型
回顾复习：原子结构的探究过程
电子是原子的组成部分，原子是中性的， 那么原子的模型是怎样的？
这个模型是完美的吗？
1. α粒子的大角度散射现象。
它就是原子结构的最后真相吗？
？
2. 电子容易穿过铝原子。
卢瑟福
汤姆孙
枣糕模型 原子带正电的部分应均匀分布 在整个原子中，很小很轻的电 子镶嵌在球体的某些固定位置
量基本单位的整数倍,每一份能量子等于hv，v 为辐
射电磁波的频率，h为一常量，叫为普朗克常数。
2..3《波尔的原子模型》教案(鲁科版选修3-5)
第三节波尔地原子模型学案【学习目标】<1）了解玻尔原子理论地主要内容；<2）了解能级、能量量子化以及基态、激发态地概念.【学习重点】玻尔原子理论地基本假设，玻尔理论对氢光谱地解释.【知识要点】1、玻尔地原子理论<1）能级<定态）假设：原子只能处于一系列不连续地能量状态中，在这些状态中原子是稳定地，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量.这些状态叫定态.<本假设是针对原子稳定性提出地）<2）跃迁假设：原子从一种定态<设能量为En）跃迁到另一种定态<设能量为Em）时，它辐射<或吸收）一定频率地光子，光子地能量由这两种定态地能量差决定，即<h为普朗克恒量）<本假设针对线状谱提出）<3）轨道量子化假设：原子地不同能量状态跟电子沿不同地圆形轨道绕核运动相对应.原子地定态是不连续地，因此电子地可能轨道地分布也是不连续地.<针对原子核式模型提出，是能级假设地补充）2、玻尔根据经典电磁理论和牛顿力学计算出氢原子地电子地各条可能轨道半径和电子在各条轨道上运动时地能量<包括动能和势能）公式：轨道半径： n=1，2，3……能量： n=1，2，3……式中r1、E1、分别代表第一条<即离核最近地）可能轨道地半径和电子在这条轨道上运动时地能量，r n、E n分别代表第n条可能轨道地半径和电子在第n条轨道上运动时地能量，n是正整数，叫量子数.3、氢原子地能级图从玻尔地基本假设出发，运用经典电磁学和经典力学地理论，可以计算氢原子中电子地可能轨道半径和相应地能量.<1）氢原子地大小：氢原子地电子地各条可能轨道地半径rn ： rn=n2r1，r 1代表第一条<离核最近地一条）可能轨道地半径 r1=0.53×10-10 m<2）氢原子地能级：原子在各个定态时地能量值En称为原子地能级.它对应电子在各条可能轨道上运动时地能量En <包括动能和势能）En=E1/n2n=1，2，3，······E 1代表电子在第一条可能轨道上运动时地能量，E1=-13.6eV注意：计算能量时取离核无限远处地电势能为零，电子带负电，在正电荷地场中为负值，电子地动能为电势能绝对值地一半，总能量为负值.氢原子地能级图如图所示：4、玻尔理论对氢光谱地解释<1）基态和激发态基态：在正常状态下，原子处于最低能级，这时电子在离核最近地轨道上运动，这种定态，叫基态.激发态：原子处于较高能级时，电子在离核较远地轨道上运动，这种定态，叫激发态.【典型例题】例题1：氢原子地核外电子由离原子核较远地轨道跃迁到离核较近地轨道上时，下列说法中正确地是< ）A．核外电子受力变小B．原子地能量减少C．氢原子要吸收一定频率地光子D．氢原子要放出一定频率地光子解读：由玻尔理论知，当电子由离核较远地轨道跃迁到离核较近地轨道上时，要放出能量，故要发射一定频率地光子；电子地轨道半径小了，由库仑定律知，它与原子核之间地库仑力大了，故AC错，BD正确.【达标训练】<1）对玻尔理论地下列说法中，正确地是< ACD ）A．继承了卢瑟福地原子模型，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“做加速运动地电荷要辐射电磁波”地观点表示赞同C．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地定量关系D．玻尔地两个公式是在他地理论基础上利用经典电磁理论和牛顿力学计算出来地<2）下面关于玻尔理论地解释中，不正确地说法是< C ）A．原子只能处于一系列不连续地状态中，每个状态都对应一定地能量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地光子D．原子地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地<3）根据玻尔理论，氢原子中，量子数N越大，则下列说法中正确地是< ACD ）A．电子轨道半径越大 B．核外电子地速率越大C．氢原子能级地能量越大 D．核外电子地电势能越大<4）根据玻尔地原子理论，原子中电子绕核运动地半径< D ）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地任意值 D．是一系列不连续地特定值<5）按照玻尔理论，一个氢原子中地电子从一半径为ra地圆轨道自发地直接跃迁到一半径为rb地圆轨道上，已知ra>rb，则在此过程中< C ）A．原子要发出一系列频率地光子 B．原子要吸收一系列频率地光子C．原子要发出某一频率地光子 D．原子要吸收某一频率地光子申明：所有资料为本人收集整理，仅限个人学习使用，勿做商业用途.。
原玻尔原子模型 课件 -2023-2024学年高二下学期物理鲁科版(2019)选择性必修第三册
A．9 eV的光子 B．12 eV的光子 C．10.2 eV的光子 D．11 eV的光子
谢谢！
1.电子跃迁：电子任在原子内，只是跳到不同能级. 2.电子电离：电子脱离原子，成为自由电子.
吸收能量的区别：
1.电子跃迁：光子能量必须满足_h_ν__＝__E_m__－__E_n_才会被吸收或辐射。
2.电子电离：如基态氢原子，只要光子能量大于或等于13.6 eV都能被基 态的氢原子吸收而电离，只不过入射光子的能量越大，原子电离后产生 的自由电子的动能越大。
rn n2r1, (n 1,2,3......)
E式1为中最低，能E级1，约-1133..66eeVv, r1 0.531010 m
r1为最小轨道半径，约0.53×10-10m
正常状态下，原子处于最低能级，这时电子在离核最近的轨 道上运动，这种定态叫基态。
1 基态
-13.6eV
电子吸收能量后，原子从低能级跃迁到高能级，这时 原子的状态称为激发态。
用一束单色光照射处于n＝4能级的氢原子使其电离（电子 脱离原子核的束缚成为自由电子），光子的能量至少为多大？
解 处于n＝4能级的氢原子能级为E4=-0.85eV 使其电离的光子能量E=0-(-0.85) eV=0.85EV
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．
光子的波长
氢原子辐射光子的频率可能 有几种？
c 9.71108 m 97.1nm
氢原子可能辐射几种频率的光子 n
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第3节 玻尔的原子模型
玻 尔 原 子 模 型
[先填空]
1．卢瑟福的原子核式结构模型能够很好地解释α粒子与金箔中原子碰撞所得到的信息，但不能解释原子光谱是特征光谱和原子的稳定性．
2．玻尔原子理论的主要内容
(1)原子只能处于一系列能量不连续的状态中，这些状态叫作定态．
(2)原子从一种定态跃迁到另一种定态时，吸收(或辐射)一定频率的光子能量h ν，其中h 为普朗克常量，h ＝6.63×10－34 J ·s ，ν为光的频率．
(3)原子的不同能量状态对应于电子的不同运行轨道．只有电子的轨道半径r 跟电子动量m e v 的乘积满足m e vr ＝n ·h
2π
(n ＝1,2,3，…)的轨道才是可能的． [再判断]
1．玻尔理论全面否定了原子的核式结构模型．(×)
2．玻尔认为原子是稳定的，电子绕核旋转但不向外辐射能量．(√)
3．原子跃迁时吸收或辐射光子的能量必须是两能级之差．(√)
[后思考]
请详细阐述原子核式结构模型与经典电磁理论的矛盾．
【提示】电子绕核做圆周运动是加速运动，按照经典理论，加速运动的电荷要不断地向周围发射电磁波，电子的能量就要不断减少，最后电子要落到原子核上，这与原子通常是稳定的事实相矛盾．
[核心点击]
1．轨道量子化：轨道半径只能够是一些不连续的、某些分立的数值．
氢原子各条可能轨道上的半径r n＝n2r1(n＝1,2,3，…)
其中n是正整数，r1是离核最近的可能的轨道半径，r1＝0.53×10－10 m．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半径之间的其他值．这样的轨道形式称为轨道量子化．
2．能量量子化
(1)电子在可能轨道上运动时，虽然是变速运动，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，基态最稳定，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E n＝1
n2
E1(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)原子的能量包括：原子的原子核与电子所具有的电势能和电子运动的动能．
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，
高能级E m 发射光子hν＝E m－E n
吸收光子hν＝E m－E n低能级E n.
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．玻尔将这种现象叫作电子的跃迁．
1．关于玻尔的原子模型理论，下面说法正确的是( )
A．原子可以处于连续的能量状态中
B．原子的能量状态是不连续的
C．原子中的核外电子绕核做加速运动一定向外辐射能量
D．原子中的电子绕核运转的轨道半径是连续的
【解析】根据玻尔原子理论：电子轨道和原子能量都是量子化的，不连续的，处于定态的原子并不向外辐射能量，可判定B是正确的．
【答案】 B
2．(多选)根据玻尔理论，下列关于氢原子的论述正确的是( )
A．若氢原子由能量为E n的定态向能量为E m的低能级跃迁，则氢原子要辐射的光子能量hν＝E m－E n
B．电子沿某一轨道绕核运动，若圆周运动的频率为ν，则其发光的频率也是νC．一个氢原子中的电子从一个半径为r a的轨道自发地直接跃迁到另一半径为r b的轨道，已知r a>r b，则此过程原子要辐射某一频率的光子
D．氢原子吸收光子后，将从高能级向低能级跃迁。