教學實踐中關于玻爾的原子模型的思考

劉芬

玻爾的原子模型是高中物理原子物理部分的重點內容，也是比較抽象、學生不易理解的難點內容.通過對這部分內容的教學實踐，筆者結合自身的教學經歷以及學生在學習中出現的困難和解題中出現的問題作了以下幾點相關的思考，希望能夠幫助大家更好的理解和掌握玻爾理論.

一、要充分利用玻爾理論產生的背景來引入玻爾理論

1.玻爾作為盧瑟福的學生參與了α粒子散射的實驗的工作，他一方面深信盧瑟福的核式結構學說是正確的，另一方面認為一定有一種新的理論，既能與核式結構模型不矛盾，又能解釋原子的穩定性以及原子的光譜為線狀譜.

2.在當時已經有了量子的初步理論以及對氫原子光譜的譜線分析.具體包括：

（1）1885年，巴爾末對氫原子光譜中的可見區的四條譜線分析，發現了氫原子光譜輻射的波長具有分立的特征.

（2）1900年，普朗克提出了能量子假說，他認為振動著的帶電微粒的能量只能是某一最小值的整數倍，當帶電微粒輻射和吸收能量時，也是以這個最小單位為單位一份一份輻射或吸收的，每一份能量子均為ε=hν

（3）1905年，愛因斯坦提出了關于光子的假說，他認為光不僅在發射和吸收時能量時一份一份的，而且光本身就是由一個個不可分割的能量子組成，每一份光的能量子均為hν，

玻爾是在盧瑟福、普朗克、愛因斯坦的思想以及巴爾末公式的啟發下才提出了自己的原子結構假說.這樣引入能夠充分展現科學發展的歷程，并且很自然的過渡到玻爾的兩個假設，同時也高中物理新課程標準的要求.因為課程標準指出：教科書的內容應重視科學的發生過程，科學發展的歷史表明，每一個科學上的新發現，特別是具有重大意義的科學發現，都為后繼者提供寶貴的教益和啟迪.要讓學生汲取前輩科學家科學思維和研究方法的滋養，使其受到生動的情感態度與價值觀的熏陶和感染，促進健全人格的養成.

二、對玻爾理論中原子能量的理解

以氫原子為例，氫原子的能量包括兩部分：一部分是電子繞核運動的動能，另一部分是電子和氫原子核間的電勢能.

1.電子繞核運動的動能

三、綜合應用躍遷條件和光電效應方程解題時的橋梁

1.躍遷條件：當電子能量較高的定態軌道躍遷到能量較低的定態軌道時，會放出能量為hν的光子；當電子從能量較低的定態軌道躍遷到能量較高的定態軌道時，會吸收能量為hν的光子，這個光子的能量由前后兩個能級的能量差決定，即：hv=Em-En.

2.光電效應方程：金屬中的電子吸收一個光子獲得的能量是hv，這些能量的一部分用來克服金屬的逸出功W0，剩下的表現為逸出后電子的初動能Ek，即Ek=hν-W0.

3.由以上兩點可以得出，若用躍遷過程放出的光子來照射在金屬表面，則躍遷過程放出的光子的能量即為光電效應方程中的電子吸收的能量，均為hν，這樣，光子的能量就成為了躍遷條件和光電效應方程的橋梁.

例如，圖中畫出了氫原子的4個能級，并注明了相應的能量E.處在n=4的能級的一群氫原子向低能級躍遷時，能夠發出若干種不同頻率的光波.已知金屬鉀的逸出功為2.22 eV.

試通過計算說明，從n=4的能級向n=2的能級躍遷時輻射出的波，能否使金屬鉀發生光電效應？若能發生，光電子的最大初動能為多少？

則發生光電效應的光電子的最大初動能為0.33 eV.

綜上分析，在進行玻爾的原子模型的教學中，不僅要掌握該課時的知識點，還要注意玻爾理論發展的歷程以及知識點的前后聯系和綜合應用 ，這樣才能更加好的符合新課程標準的理念，培養學生的分析綜合能力，促進學生的全面發展.

[WTBZ]參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標準.人民教育出版社，2001.

[2]人教社物理課程教材研究開發中心.物理 選修3-5.人民教育出社，2008.

[3]李建. 氫原子的能級躍遷問題.河北理科教學研究，2012（6） .

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