第三节 玻尔的原子模型 能级
教材分析
本教材关于玻尔模型的写法和过去的教材不完全一样,按照静电电磁理论,原子是不稳定的,但实际情况不是这样,这一点,教材并未强调,原因是学生过去并没有“做加速运动的带电粒子要辐射能量”这样的认识.相应的,教材也没有提到玻尔理论中的“定态”这个概念.下面具体分析本课内容:
分析一:本节内容分成几部分:玻尔模型与能级、氢原子模型、原子光谱、玻尔原子理论的局限性.
分析二:丹麦物理学家尼尔斯·玻尔(1885—1962)在卢瑟福的原子的核式结构学说的基础上,把普朗克的量子理论运用到原于结构中,提出以下主要假设:
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,电子虽然做加速运动,但并不向外辐射能量.
2、原于从一种能量状态(设能量为 )跃迁到另一种能量状态(设能量为 )时,它辐射(或吸收)一定频率的光子,光子的能量( )由这两种能量状态的能量差决定,即 .
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.原子的能量状态是不连续的,因此电子的可能轨道的分布也是不连续的.
分析三:玻尔原子理论对氢原子解释的两个公式: , , 1,2,3…
分析四:原子光谱可以用原子的发光机制解释,原于从一种能量状态(设能量为 )跃迁到另一种能量状态(设能量为 )时,它辐射(或吸收)一定频率的光子,光子的能量( )由这两种能量状态的能量差决定,即 .
分析五:玻尔理论的局限性在于没有完全引入量子理论.
教法建议
建议一:本节是本章内容的重点章节,也是难点,对于玻尔理论的内容不容易理解,介绍玻尔理论时,可根据卢瑟福原子模型跟经典电磁理论之间的矛盾,说明经典电磁理论不适用于原子结构,直接提出玻尔理论的内容.这样讲,虽然理论上不够严谨,但简洁明了,学生是比较容易接受.
建议二:关于氢原子核外电子跃迁时的辐射(或吸收)光子问题,可根据不同层次的学生,选定难度。如对一般学生只要求简单计算能量差,层次较高的学生可以计算光子频率、波长等.
建议三:关于玻尔理论的局限性,只要求学生有所了解即可,让学生知道它是新旧物理学的混合物,一方面引入了能级、量子化的概念,这是正确的,另一方面沿用了轨道、向心力等概念和牛顿运动定律,这在微观世界本不适用,因此,玻尔理论在氢原子光谱以外的问题上无能为力.