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(共50张PPT)
[学习目标]
1.知道玻尔的原子结构理论的内容，理解能级跃迁、轨道和能量量子化以及基态、激发态等概念。
2.会用玻尔的原子结构理论解释氢原子光谱，会计算原子跃迁过程中吸收或放出的光子能量。
3.了解玻尔原子结构理论的意义。
1.轨道量子化
电子围绕原子核运动的轨道不是____的，而是一系列____的、____的轨道，围绕原子核运动的电子轨道半径的大小只能是符合一定条件的，我们称之为轨道量子化。
2.能量量子化
(1)能级：不同的____实际对应着原子的不同____，不同状态的原子具有不同的____。因此，原子的能量也是______的，这些不同的能量值就称为____。
(2)定态、基态与激发态
当电子在某些轨道上运动时，原子是____的，不向外____能量，也不____能量，这些状态称为____。能量最低的状态称为____，其他状态称为______。
任意
分立
特定
轨道
状态
能量
量子化
能级
稳定
辐射
吸收
定态
基态
激发态
3.玻尔频率条件
(1)当原子中的电子从能量较高的定态En跃迁到另一能量较低的定态Em时，就会____一个光子。光子的能量hν＝_______ (其中n、m为量子数)。
(2)当电子吸收某一能量的光子后会从______状态跃迁到______状态，吸收的光子的能量也由玻尔频率条件决定。
特别提醒：补充知识(第六章会学到)：光本身是不连续的，而是由单个能量子组成，这些能量子称为光量子，简称光子。每个光子能量ε＝hν，其中h为普朗克常量，h＝6.63×10-34 J·s，ν为光的频率。
发射
En－Em
低能级
高能级
[易错辨析]
(1)玻尔的原子结构理论认为电子的轨道是量子化的。( )
(2)电子吸收某种频率条件的光子时会从较高的能量状态跃迁到较低的能量状态。( )
(3)原子从高能态向低能态跃迁时可以辐射任意频率的光子。( )
(4)核外电子运动轨道半径可取任意值。( )
√
×
×
×
[例1]　根据玻尔的原子结构理论，下列关于氢原子的论述正确的是(　　)
A.若氢原子由能量为En的定态向低能级跃迁时，氢原子要辐射的光子能量为hν＝En
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ν
C.一个氢原子中的电子从一个半径为Ra的轨道自发地直接跃迁到另一半径为Rb的轨道，已知Ra>Rb，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
解析　氢原子由能量为En的定态向低能级跃迁时，辐射的光子能量等于能级差，不是En，故A错误；电子沿某一轨道绕核运动，处于某一定态，不向外辐射光子，故B错误；电子由半径大的轨道跃迁到半径小的轨道时，能级降低，因而要辐射某一频率的光子，故C正确；氢原子吸收光子后能量增加，能级升高，故D错误。
C
[总结提升]
理解玻尔原子模型问题的四个关键
(1)电子绕原子核做圆周运动时，不向外辐射能量。
(2)原子辐射的能量与电子绕原子核运动无关，只由跃迁前后的两个能级差决定。
(3)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。
(4)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。
[例2]　(多选)根据玻尔的原子结构理论，氢原子辐射出一个光子后，下述说法正确的是(　　)
A.电子绕核旋转的半径减小 B.氢原子的能量增大
C.氢原子的电势能增大 D.氢原子核外电子的速率增大
AD
(2)轨道半径公式：rn＝____ (n＝1，2，3，…)，其中r1＝0.53×10-10 m。
2.解释氢原子光谱的不连续性
(1)由于氢原子的能量是____的，氢原子从高能级向低能级跃迁时发出的光子的能量也是____的，因此氢原子发光的光谱也是____的。
－13.6
(3)玻尔理论成功地解释了已知的氢原子谱线，也预言了当时未发现的氢原子的其他谱线，进一步证明微观世界是量子化的。
n2r1
分立
分立
分立
3.氢原子能级和谱线图
4.玻尔原子结构理论的意义
(1)成功之处：玻尔的原子结构理论冲破了旧理论的桎梏，将____概念引入原子模型，成功地解释了___光谱。他用能级跃迁理论阐明了光谱的____和____，进一步揭示了微观世界中的_______现象，由此推动了量子理论的发展。
(2)不足之处：玻尔原子结构理论还不能解释谱线的____和偏振情况。在解释有____以上电子的原子的复杂光谱时也遇到了困难。
量子
氢
吸收
发射
“量子”
强度
两个
[思考探究]
(1)如果大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁，最多辐射出多少种不同频率的光？
(2)如果大量处于量子数为n的激发态的氢原子向基态跃迁时，最多可辐射出多少种不同频率的光？
[例3]　(多选)根据玻尔的原子理论，下列说法正确的是(　　)
A.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，原子的能量减小
B.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，原子吸收一定频率的光子
C.核外电子绕核运动的轨道是任意的，绕核运动是稳定的，不产生电磁辐射
D.当氢原子的核外电子吸收光子时，会从能量较低的定态轨道跃迁到能量较高的定态轨道
AD
解析　根据玻尔理论，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，原子的能量减小，减小的能量以光子的形式辐射出去，故A正确，B错误；电子只能在特定轨道上运动，绕核运动是稳定的，不产生电磁辐射，故C错误；当氢原子的核外电子吸收光子时，会从能量较低的定态轨道跃迁到能量较高的定态轨道，故D正确。
[总结提升]　对玻尔的原子结构理论的理解
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的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定，即高能级
低能级Em(n＞m)
[例4]　如图所示为氢原子的能级示意图，关于氢原子跃迁，下列说法正确的是(　　)
A
A.一群处于n＝5激发态的氢原子，向低能级跃迁时可以发出10种不同频率的光
B.一个处于n＝4激发态的氢原子，向低能级跃迁时可以发出6种不同频率的光
C.用12 eV的光子照射处于基态的氢原子时，电子可以跃迁到n＝2能级
D.氢原子中的电子从高能级向低能级跃迁时动能增加，电势能增加
解析　一群处于n＝5激发态的氢原子，向低能级跃迁时，最多发出C＝10种不同频率的光，A正确；一个处于n＝4激发态的氢原子，向低能级跃迁时，最多可以发出3种不同频率的光，B错误；用12 eV的光子照射处于基态的氢原子时，该光子能量不能被氢原子吸收而发生跃迁，C错误；氢原子中的电子从高能级向低能级跃迁时，动能增加，电势能减少，D错误。
[例5]　(多选)氢原子的能级图如图所示，欲使处于基态的氢原子跃迁，下列措施可行的是(　　)
ACD
A.用10.2 eV的光子照射 B.用11 eV的光子照射
C.用14 eV的光子照射 D.用11 eV的电子碰撞
解析　用10.2 eV的光子照射，氢原子可以从基态跃迁至n＝2能级，故A可行；由能级图可知，基态和其他能级之间的能量差都不等于11 eV，所以用11 eV的光子照射不可能使处于基态的氢原子跃迁，故B不可行；处于基态的氢原子的电离能为13.6 eV，所以用14 eV的光子照射可以使处于基态的氢原子电离，故C可行；由于11 eV大于基态和n＝2能级之间的能量差，所以用11 eV的电子碰撞处于基态的氢原子时，氢原子可能吸收其中部分能量(10.2 eV)而发生跃迁，故D可行。
注意：a.原子若是通过吸收光子的能量而被激发跃迁，则光子的能量必须恰好等于两个能级的能量差，否则不能被吸收。
b.原子若是通过实物粒子(例如自由电子)的碰撞而被激发跃迁，由于实物粒子的动能可部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大于两个能级的能量差值(E＝En－Em)，就能使原子发生能级跃迁。
2.电离的理解
(1)电离：指电子获得能量后脱离原子核的束缚成为自由电子的现象。
(2)电离能：是指原子从某一状态跃迁到n＝∞时所需吸收的能量，其数值等于原子处于各定态时的能级值的绝对值。如基态氢原子的电离能是13.6 eV，氢原子处于n＝2激发态时的电离能为3.4 eV。
1.(玻尔的原子结构理论)(多选)根据玻尔的原子结构理论，下列论述正确的是(　　)
A.电子在一系列定态轨道上运动时，不会发生电磁辐射
B.处于激发态的原子是不稳定的，会自发地向能量较低的能级跃迁，放出光子，这是原子发光的机理
C.巴尔末公式代表的应该是电子从量子数分别为n＝3，4，5等高能级向量子数为2的能级跃迁时发出的光谱线
D.一个氢原子中的电子从一个半径为r1的轨道自发地直接跃迁到另一半径为r2(r1>r2)的轨道，原子要吸收某一频率的光子
ABC
2. (能级与能级跃迁)(2025·广西桂林高二期末)如图所示为氢原子的能级图，一个氢原子吸收光子能量后由基态跃迁到n＝4的激发态，然后向低能级跃迁，下列说法正确的是(　　)
C
A.可能发出6种能量的光子 B.只能发出1种能量的光子
C.吸收的光子的能量一定为12.75 eV D.可能发出能量为0.85 eV的光子
解析　一个氢原子吸收光子能量后由基态跃迁到n＝4 的激发态，然后向低能级跃迁，跃迁路径可能为4→3→2→1、4→3→1、4→2→1、4→1，可知最多发出3种能量的光子，故A、B错误；一个氢原子吸收光子能量后由基态跃迁到n＝4的激发态，则吸收的光子的能量为ΔE＝E4－E1＝－0.85 eV－(－13.6 eV)＝12.75 eV，故C正确；同理，氢原子由激发态向低能级跃迁时，发出光子的能量也要等于两个能级的能量差，0.85 eV不符合两个能级的能量差，故D错误。
3.(玻尔理论的局限性)关于玻尔理论的局限性，下列说法正确的是(　　)
A.玻尔的原子模型与原子的核式结构模型本质上是完全一致的
B.玻尔理论的局限性是保留了过多的经典物理理论
C.玻尔理论的局限性在于提出了定态和能级之间跃迁的概念
D.玻尔第一次将量子观念引入原子领域，是使玻尔理论陷入局限性的根本原因
解析　玻尔的原子模型与原子的核式结构模型本质上是不同的，故A错误；玻尔第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和能级之间跃迁的概念，所以成功地解释了氢原子光谱的实验规律，但是由于过多保留了经典粒子的观念，仍然摆脱不了核式结构模型的局限性，故B正确，C、D错误。
B
4.(能级跃迁与电离)(多选)如图所示为氢原子的能级分布图，已知可见光光子的能量在1.61～3.10 eV范围内，由图可知(　　)
A.基态氢原子吸收能量为10.3 eV的光子能从n＝1能级跃迁到n＝2能级
B.基态氢原子的电离能为13.6 eV
C.一群处于n＝5能级的氢原子向低能级跃迁时，可辐射6种不同频率的光子
D.氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级，辐射的光子是可见光
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[基础巩固练]
1.(多选)下列说法正确的是(　　)
A.原子处于能级最低的状态时，最稳定
B.原子由高能级向低能级跃迁时，放出光子
C.能量量子化成功解释了原子光谱的分立特征
D.原子能吸收任意能量值的光子向高能级跃迁
解析　原子在不同的状态中具有不同的能量，能量最低的状态最稳定，A正确；原子由高能级向低能级跃迁时，能量减小，放出光子，B正确；能量量子化成功解释了原子光谱的分立特征，C正确；原子只能吸收等于能级差的光子向高能级跃迁，D错误。
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2.(多选)由玻尔理论可知，下列说法正确的是(　　)
A.电子绕核运动有加速度，就要向外辐射电磁波
B.处于定态的原子，其电子做变速运动，但它并不向外辐射能量
C.原子内电子的轨道可能是连续的
D.原子的轨道半径越大，原子的能量越大
解析　按照经典物理学的观点，电子绕核运动有加速度，一定会向外辐射电磁波，很短时间内电子的能量就会消失，与客观事实相矛盾，由玻尔假设可知选项A、C错误，B正确；原子轨道半径越大，原子能量越大，选项D正确。
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3.(2025·四川绵阳高二月考)如图所示为氢原子的能级图，一群处于基态的氢原子吸收某种频率的光子后，跃迁到同一激发态上，处在激发态的氢原子不稳定，向低能级跃迁，可辐射多种频率的光子，其中能量最小的光子能量为0.31 eV，则氢原子处在基态时吸收的光子能量为(　　)
B
A.13.6 eV B.13.06 eV
C.12.75 eV D.12.09 eV
解析　根据能级图判断，能量最小的光子是从n＝5向n＝4跃迁辐射的，因此氢原子处在基态时吸收的光子的能量为E＝－0.54 eV－(－13.6 eV)＝13.06 eV，故选B。
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4.北斗二期导航系统的“心脏”是上海天文台自主研发的星载氢原子钟，它是利用氢原子能级跃迁时辐射出来的电磁波去控制并校准石英钟的。图为氢原子能级图，则下列说法正确的是(　　)
C
A.氢原子从n＝1能级向n＝2能级跃迁时辐射光子
B.一群处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，形成的线状谱有两条亮线
C.大量处于n＝4能级的氢原子辐射出来的光子中，波长最长的光子能量为0.66 eV
D.用多个能量为3.6 eV的光子照射处于基态的氢原子，可使其电离
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解析　氢原子从n＝1能级向n＝2能级跃迁时需要吸收光子，故A错误；一群处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，形成的线状谱有三条亮线，故B错误；大量处于n＝4能级的氢原子辐射出来的光子中，波长最长的光子是从4→3跃迁时辐射出的，则其能量为ΔE＝E4－E3＝0.66 eV，故C正确；用多个能量为3.6 eV的光子照射处于基态的氢原子，3.6 eV<13.6 eV，可知能量为3.6 eV的光子不可以使氢原子电离，故D错误。
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5.如图为氢原子能级的示意图，现有大量的氢原子处于n＝4的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光。关于这些光，下列说法正确的是(　　)
C
A.最容易表现出衍射现象的光是由n＝4能级跃迁到n＝1能级产生的
B.频率最小的光是由n＝2能级跃迁到n＝1能级产生的
C.这些氢原子总共可辐射出6种不同频率的光
D.从n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光能量小于6.34 eV
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6.(多选)下列关于光子的发射和吸收过程的说法中，正确的是(　　)
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，电子的电势能增加
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
解析　原子从基态跃迁到激发态要吸收光子，故A错误；原子吸收光子可从低能级跃迁到高能级，该过程电子的动能变小，电势能增加，总能量增加，故B错误，C正确；根据玻尔的原子结构理论可知，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，故D正确。
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7.(多选)如图所示，给出了氢原子6种可能的跃迁，则它们发出的光(　　)
ACD
A.a的波长最长 B.d的波长最长
C.f比d光子能量大 D.a的频率最低
解析　氢原子由高能级向低能级跃迁时，能级差越大，对应的光子的能量越高，频率越大，波长越短。由题图可知，A、C、D正确，B错误。
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[能力提升练]
8.(多选)一群处于基态的氢原子吸收某种频率的光子后，只向外辐射了ν1、ν2、ν3三种频率的光子，且ν1>ν2>ν3，下列说法正确的是(　　)
A.被氢原子吸收的光子的能量为hν1 B.被氢原子吸收的光子的能量为hν2
C.被氢原子吸收的光子的能量为hν3 D.三种光子的频率之间的关系为ν1＝ν2＋ν3
解析　氢原子吸收光子能向外辐射出三种频率的光子，说明氢原子从基态跃迁到了n＝3能级，在n＝3能级不稳定，又向低能级跃迁，发出光子(如图所示)，其中从n＝3能级跃迁到n＝1能级的光子能量最大，为hν1，从n＝2能级跃迁到n＝1能级的光子能量比从n＝3能级跃迁到n＝2能级的光子能量大，由能量守恒可知，
氢原子一定是吸收了能量为hν1的光子，且满足关系式hν1＝hν2＋
hν3，即ν1＝ν2＋ν3，故A、D正确，B、C错误。
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9.如图为氢原子能级示意图，则下列说法正确的是(　　)
B
A.一个处于n＝3能级的氢原子，自发跃迁时最多能辐射出三种不同频率的光子
B.一群处于n＝5能级的氢原子最多能放出10种不同频率的光子
C.处于n＝2能级的氢原子吸收2.10 eV的光子可以跃迁到n＝3能级
D.用能量为14.0 eV的光子照射，不能使处于基态的氢原子电离
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11.汞原子的能级图如图所示，现让一束单色光照射到大量处于基态的汞原子上，汞原子只发出三种不同频率的单色光，那么，关于入射光的能量，下列说法正确的是(　　)
C
A.可能大于或等于7.7 eV
B.可能大于或等于8.8 eV
C.一定等于7.7 eV
D.包含2.8 eV、5 eV、7.7 eV三种
解析　已知只发出三种不同频率的光，则知汞原子在单色光的照射下从基态跃迁到n＝3的激发态上，能量差ΔE＝E3－E1＝7.7 eV，选项C正确，A、B、D错误。
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[拓展培优练]
12.经典理论认为，氢原子的核外电子在库仑力作用下绕固定不动的原子核做圆周运动，则核外电子运动半径越大，其他各量中(　　)
C
A.线速度越大 B.角速度越大
C.周期越大 D.等效的环形电流越大
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