教学实践中关于玻尔的原子模型的思考

2014-10-08刘芬

数理化学习·教育理论版 2013年12期

刘芬

玻尔的原子模型是高中物理原子物理部分的重点内容，也是比较抽象、学生不易理解的难点内容.通过对这部分内容的教学实践，笔者结合自身的教学经历以及学生在学习中出现的困难和解题中出现的问题作了以下几点相关的思考，希望能够帮助大家更好的理解和掌握玻尔理论.

一、要充分利用玻尔理论产生的背景来引入玻尔理论

1.玻尔作为卢瑟福的学生参与了α粒子散射的实验的工作，他一方面深信卢瑟福的核式结构学说是正确的，另一方面认为一定有一种新的理论，既能与核式结构模型不矛盾，又能解释原子的稳定性以及原子的光谱为线状谱.

2.在当时已经有了量子的初步理论以及对氢原子光谱的谱线分析.具体包括：

（1）1885年，巴尔末对氢原子光谱中的可见区的四条谱线分析，发现了氢原子光谱辐射的波长具有分立的特征.

（2）1900年，普朗克提出了能量子假说，他认为振动着的带电微粒的能量只能是某一最小值的整数倍，当带电微粒辐射和吸收能量时，也是以这个最小单位为单位一份一份辐射或吸收的，每一份能量子均为ε=hν

（3）1905年，爱因斯坦提出了关于光子的假说，他认为光不仅在发射和吸收时能量时一份一份的，而且光本身就是由一个个不可分割的能量子组成，每一份光的能量子均为hν，

玻尔是在卢瑟福、普朗克、爱因斯坦的思想以及巴尔末公式的启发下才提出了自己的原子结构假说.这样引入能够充分展现科学发展的历程，并且很自然的过渡到玻尔的两个假设，同时也高中物理新课程标准的要求.因为课程标准指出：教科书的内容应重视科学的发生过程，科学发展的历史表明，每一个科学上的新发现，特别是具有重大意义的科学发现，都为后继者提供宝贵的教益和启迪.要让学生汲取前辈科学家科学思维和研究方法的滋养，使其受到生动的情感态度与价值观的熏陶和感染，促进健全人格的养成.

二、对玻尔理论中原子能量的理解

以氢原子为例，氢原子的能量包括两部分：一部分是电子绕核运动的动能，另一部分是电子和氢原子核间的电势能.

1.电子绕核运动的动能

三、综合应用跃迁条件和光电效应方程解题时的桥梁

1.跃迁条件：当电子能量较高的定态轨道跃迁到能量较低的定态轨道时，会放出能量为hν的光子；当电子从能量较低的定态轨道跃迁到能量较高的定态轨道时，会吸收能量为hν的光子，这个光子的能量由前后两个能级的能量差决定，即：hv=Em-En.

2.光电效应方程：金属中的电子吸收一个光子获得的能量是hv，这些能量的一部分用来克服金属的逸出功W0，剩下的表现为逸出后电子的初动能Ek，即Ek=hν-W0.

3.由以上两点可以得出，若用跃迁过程放出的光子来照射在金属表面，则跃迁过程放出的光子的能量即为光电效应方程中的电子吸收的能量，均为hν，这样，光子的能量就成为了跃迁条件和光电效应方程的桥梁.

例如，图中画出了氢原子的4个能级，并注明了相应的能量E.处在n=4的能级的一群氢原子向低能级跃迁时，能够发出若干种不同频率的光波.已知金属钾的逸出功为2.22 eV.

试通过计算说明，从n=4的能级向n=2的能级跃迁时辐射出的波，能否使金属钾发生光电效应？若能发生，光电子的最大初动能为多少？

则发生光电效应的光电子的最大初动能为0.33 eV.

综上分析，在进行玻尔的原子模型的教学中，不仅要掌握该课时的知识点，还要注意玻尔理论发展的历程以及知识点的前后联系和综合应用，这样才能更加好的符合新课程标准的理念，培养学生的分析综合能力，促进学生的全面发展.

[WTBZ]参考文献：