學好“玻爾氫原子模型”的秘訣

張 馳

(山東省寧陽第一中學 271400)

物理老師在課上講到“玻耳理論”在人類認識原子結構的過程中的重要意義，為建立描述微觀世界運動規律的量子力學奠定了基礎，是原子物理學的重點和難點，也是高考的熱點(3-5高考改為必考內容).學習過程中由于內容抽象，不易理解，周圍的不少同學感覺到較難接受，一頭霧水.我在學習中通過查閱資料，發現掌握以下“秘訣”學習起來就比較輕松，以求給同學們點滴啟示.

一、通過計算分析，突破經典理論

通過復習盧瑟福核式結構學說，指出盧瑟福的核式結構模型很好的解釋了粒子的散射，但很快遇到了現實中的困難，主要有兩個方面：

1.原子是否穩定

2.原子發光時，所發出的光頻率是否單一

在盧瑟福實驗室工作的玻爾堅信原子的核式結構是符合客觀事實的，他認為引起上述矛盾的原因是：微觀物體的變化規律不能用從宏觀現象中的出的經典理論加以說明.要解決上述問題必須對經典理論加以改造.

二、通過模型類比，鞏固所學知識

氫原子中的電子運動屬于微觀現象，對這一微觀現象同學們可能感到比較陌生，可以與同學們比較熟悉的宏觀現象中的人造衛星的運動很類似，因為支配衛星和電子運動的里都遵循平方反比關系，故它們在物理模型上和運動規律上十分相似.

模型關系 人造衛星氫原子原理式F萬=F向即:GMmr2=mv2rF庫=F向即:ke2r2=mv2r環繞速度于軌道半徑的關系v=GMr即:v∝1rv=ke2mr即:v∝1r角速度與軌道半徑的關系ω=GMr3即:ω∝1r3ω=ke2mr即:ω∝1r3環繞周期與軌道半徑的關系T=2πr3GM即:T∝r3T=2πmr3ke2即:T∝r3動能與軌道半徑的關系EK=GMm2r即:EK∝1rEK=ke22r即:EK∝1r

三、通過變通知識，化抽象為淺顯

對經典理論進行改造是由丹麥青年物理學家玻耳完成的.玻爾創造性的把普朗克的量子理論應用到原子核式結構模型中，提出了新的原子理論——玻耳理論.玻耳理論的主要內容是三點假設.教材中的內容理論性太強、太抽象，不易理解.在這里對教材內容稍做變化和變通，使其通俗易懂，便于記憶.

1.只允許電子在某些特定的軌道上運動———軌道量子化

2.原子只能處于與軌道量子化對應的不連續的能量狀態中，在這些狀態原子是穩定的，不輻射能量———能量狀態量子化.

3.在適當的條件下，允許電子“跳躍”———“躍遷”假說

玻耳認為，正常狀態下，電子處于能量較低的狀態，在光照等適當條件下，便能從低能級軌道躍遷到高能級軌道，在高能級軌道上不穩定，有要躍遷到的低能級軌道上，躍遷過程中吸收或輻射的能量由兩能級的能量差決定.

四、理解注意事項，全面掌握知識

在處理氫原子能級問題時，注意以下問題，能使同學們進一步加深對知識的理解.

1.光子使原子發生能級躍遷與實物粒子(如電子、質子等)使原子發生能級躍遷的區別

2.注意原子電離的特點

使基態原子中的電子得到一定的能量，徹底擺脫原子核的束縛而成為自由電子叫電離，電離后r→，E→0，所以對于光子和原子作用而使原子發生電離時，不再受hν=En-Em這一條件的限制，這是因為原子一旦電離，原子結構即被破壞，因而不再遵循有關的原子結構理論.

3.注意原子躍遷的特點

參考文獻：

[1]趙凱華.張維善著， 新概念高中物理讀本第三冊[M].北京：人民教育出版社，2015:212～216.

[2]戚廣春,王玉玲.用小鋼珠或硬幣演示泊松亮斑實驗[J].物理教師,2005(10).