学好“玻尔氢原子模型”的秘诀

张 驰

(山东省宁阳第一中学 271400)

物理老师在课上讲到“玻耳理论”在人类认识原子结构的过程中的重要意义，为建立描述微观世界运动规律的量子力学奠定了基础，是原子物理学的重点和难点，也是高考的热点(3-5高考改为必考内容).学习过程中由于内容抽象，不易理解，周围的不少同学感觉到较难接受，一头雾水.我在学习中通过查阅资料，发现掌握以下“秘诀”学习起来就比较轻松，以求给同学们点滴启示.

一、通过计算分析，突破经典理论

通过复习卢瑟福核式结构学说，指出卢瑟福的核式结构模型很好的解释了粒子的散射，但很快遇到了现实中的困难，主要有两个方面：

1.原子是否稳定

2.原子发光时，所发出的光频率是否单一

在卢瑟福实验室工作的玻尔坚信原子的核式结构是符合客观事实的，他认为引起上述矛盾的原因是：微观物体的变化规律不能用从宏观现象中的出的经典理论加以说明.要解决上述问题必须对经典理论加以改造.

二、通过模型类比，巩固所学知识

氢原子中的电子运动属于微观现象，对这一微观现象同学们可能感到比较陌生，可以与同学们比较熟悉的宏观现象中的人造卫星的运动很类似，因为支配卫星和电子运动的里都遵循平方反比关系，故它们在物理模型上和运动规律上十分相似.

模型关系 人造卫星氢原子原理式F万=F向即:GMmr2=mv2rF库=F向即:ke2r2=mv2r环绕速度于轨道半径的关系v=GMr即:v∝1rv=ke2mr即:v∝1r角速度与轨道半径的关系ω=GMr3即:ω∝1r3ω=ke2mr即:ω∝1r3环绕周期与轨道半径的关系T=2πr3GM即:T∝r3T=2πmr3ke2即:T∝r3动能与轨道半径的关系EK=GMm2r即:EK∝1rEK=ke22r即:EK∝1r

三、通过变通知识，化抽象为浅显

对经典理论进行改造是由丹麦青年物理学家玻耳完成的.玻尔创造性的把普朗克的量子理论应用到原子核式结构模型中，提出了新的原子理论——玻耳理论.玻耳理论的主要内容是三点假设.教材中的内容理论性太强、太抽象，不易理解.在这里对教材内容稍做变化和变通，使其通俗易懂，便于记忆.

1.只允许电子在某些特定的轨道上运动———轨道量子化

2.原子只能处于与轨道量子化对应的不连续的能量状态中，在这些状态原子是稳定的，不辐射能量———能量状态量子化.

3.在适当的条件下，允许电子“跳跃”———“跃迁”假说

玻耳认为，正常状态下，电子处于能量较低的状态，在光照等适当条件下，便能从低能级轨道跃迁到高能级轨道，在高能级轨道上不稳定，有要跃迁到的低能级轨道上，跃迁过程中吸收或辐射的能量由两能级的能量差决定.

四、理解注意事项，全面掌握知识

在处理氢原子能级问题时，注意以下问题，能使同学们进一步加深对知识的理解.

1.光子使原子发生能级跃迁与实物粒子(如电子、质子等)使原子发生能级跃迁的区别

2.注意原子电离的特点

使基态原子中的电子得到一定的能量，彻底摆脱原子核的束缚而成为自由电子叫电离，电离后r→，E→0，所以对于光子和原子作用而使原子发生电离时，不再受hν=En-Em这一条件的限制，这是因为原子一旦电离，原子结构即被破坏，因而不再遵循有关的原子结构理论.

3.注意原子跃迁的特点

参考文献：

[1]赵凯华.张维善著， 新概念高中物理读本第三册[M].北京：人民教育出版社，2015:212～216.

[2]戚广春,王玉玲.用小钢珠或硬币演示泊松亮斑实验[J].物理教师,2005(10).