选修3-5《4玻尔的原子模型》新课标优质课教案设计

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学生能掌握氢原子能级跃迁的计算，培养他们的创新思维能力。

3、情感、态度和价值观：

学生通过对原子结构的综合分析，体会探究自然科学的艰辛。

教学重点：波尔原子模型。

教学难点：氢原子能级跃迁。三、教学过程

1．氢原子光谱

氢原子光谱线是最早发现、研究的光谱线，这些光谱线可用一个统一的公式表示：

eq ﹨f(1,λ) ＝R( EMBED Equation.3 )　　　其中n＝3,4,5……

2．玻尔的原子模型

（1）轨道假设：原子中的电子在库仑引力的作用下，绕原子核做圆周运动，电子绕核运动的是不连续的。

（2）定态假设：电子在不同的轨道上运动时，原子处于不同的状态，因而具有不同的能量，即原子的能量是不连续的。这些具有确定能量的稳定状态称为定态，在各个定态中，原子是稳定的，不向外辐射能量。

（3）跃迁假设：原子从一个能量状态向另一个能量状态跃迁时要放出或吸收一定频率的光子，光子的能量等于两个状态的能量差，即hν＝ 。

3．氢原子的能级、能级公式

(1)氢原子的能级

能级图如图所示

(2)氢原子的能级和轨道半径

①氢原子的能级公式：En＝ EMBED Equation.3 E1 (n＝1,2,3，…)，

其中E1为基态能量，其数值为E1＝－13.6 eV.

②氢原子的半径公式：rn＝n2r1 (n＝1,2,3，…)，其中r1为基态半径，又称玻尔半径，其数值为r1＝0.53×10－10 m.

特别提醒　原子的总能量En＝Ekn＋Epn，由 EMBED Equation.3 得 EMBED Equation.3 ，因此，Ekn随r的增大而减小，又En随n的增大而增大，故Epn随n的增大而增大，电势能的变化也可以从电场力做功的角度进行判断，当r减小时，电场力做正功，电势能减小，反之，电势能增大．

5．原子跃迁时光谱线条数的确定方法

(1) 一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为(n－1)；

(2) 一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数为N＝ EMBED Equation.3 。

证明：①对于处于量子数为n的一个氢原子，它可能发生直接跃迁，只放出一个光子，也可能先跃迁到某个中间能级上，再跃迁回基态而放出两个光子；也可能逐级跃迁，即先跃迁到n－1能级上，再跃迁到n－2能级上，…，最后回到基态上，共放出（n－1）个光子。即一个氢原子在发生能级跃迁时，最少放出一个光子，最多可放出（n－1）个光子。

②一群氢原子处于量子数为n的激发态时，就有可能向量子数为(n－1)，(n－2)，(n－3)，…1诸能级跃迁，共可形成(n－1)条谱线，而跃迁至量子数为(n－1)的氢原子又可向(n－2)，(n－3)，…1诸能级跃迁，共可形成(n一2)条谱线。同理，还可以形成(n－3)，(n－4) …1条谱线。将以上分析结果归纳求和，则从量子数为n对应的能级向低能级(n－1)，(n－2) …1跃迁可形成的谱线总条数为(n－1)+(n－2)+(n－3)+ …+1＝ EMBED Equation.3 。