3　氢原子光谱教学设计(教案)

18-3

氢原子光谱

学习目标

1.能记住玻尔原子理论的基本假设的内容．

2．记住能级、跃迁、能量量子化以及基态、激发态等概念．

3．能记住氢原子光谱巴耳末系公式．

4．能用玻尔原子理论简单解释氢原子模型.

目标解读

重点：玻尔原子理论的基本假设．

难点：对玻尔理论的理解.

自主学习：

一、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

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转动是

的，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做

．原子中这些具有确定能量的稳定状态，称为

．能量最低的状态叫做

，其他的能量状态叫做

．

3．跃迁：当电子从能量较高的定态轨道(其能量记为Em)跃迁到能量较低的定态轨道(能量记为En，m>n)时，会放出能量为hν的光子，该光子的能量hν＝

，该式被称为频率条件，又称辐射条件．

二、玻尔理论对氢光谱的解释

1．解释巴耳末公式

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＝Em－En；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的

的量子数n和2.并且理论上的计算和实验测量的

符合得很好，同样，玻尔理论也很好地解释甚至预言了氢原子的其他谱线系．

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

，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．

三、玻尔理论的局限性

1．玻尔理论的成功之处：玻尔理论第一次将

引入原子领域．

提出了定态和跃迁的概念，成功地解释了

光谱的实验规律．

2．玻尔理论的局限性：过多地保留了

，把电子的运动看做经典力学描述下的

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

的大小，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

一样分布在原子核周围，故称

．

共同讨论：

1．氢原子从高能级向低能级跃迁时，是不是氢原子所处的能级越高，释放的光子能量就越大？

提示：不一定．氢原子从高能级向低能级跃迁时，所释放的光子的能量一定等于能级差，氢原子所处的能级越高，跃迁时能级差不一定越大，释放的光子能量也不一定越大．

1112．根据巴耳末公式λ＝R22－n2计算出的氢原子光谱线是玻尔模型中电子怎样跃迁发出的？

提示：巴耳末公式代表的是电子从量子数n＝3,4,5…的能级向量子数为2的能级跃迁时发出的光谱线．

要点一

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．

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.

E1(3)其能级公式：En＝2，式中n称为量子数，对应不同的n轨道，n取值不同，基态取n＝1，激发态n＝2,3,4…；量子数n越大，表示能级越高．

(4)En＝Ekn＋Epn.

2e2v12ke2氢原子中电子绕核运动时：k2＝mr，故Ekn＝mvn＝. r22rn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，E减少．与卫星绕地球运行相似．

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，下列说法中正确的是(

) 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

氢原子能级如图，当氢原子从n＝3跃迁到n＝2的能级时，辐射光的波长为656 nm.以下判断正确的是(

)

学习小结：

定态假设和轨道量子化两个基本假设频率条件：能级跃迁，hν＝Em－En氢原子能量量子化：E＝1E，n＝玻尔的mn21原子模型成功解释了1，2，3，…氢原子光谱发射光谱：hν＝Em－Enm>n吸收光谱：hν＝Em－Enm