4波爾的原子模型.ppt

2 4波爾的原子模型能級 盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)學說 玻爾提出原子模型的背景 經(jīng)典的電磁理論的矛盾 矛盾 盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)學說與經(jīng)典電磁理論的矛盾 一 原子是穩(wěn)定的 電子繞核運動將不斷向外輻射電磁波 電子損失了能量 其軌道半徑不斷縮小 最終落在原子核上 而使原子變得不穩(wěn)定 經(jīng)典理論認為 事實 盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)學說與經(jīng)典電磁理論的矛盾 二 由于電子軌道的變化是連續(xù)的 輻射電磁波的頻率等于繞核運動的頻率 連續(xù)變化 原子光譜應(yīng)該是連續(xù)光譜 經(jīng)典理論認為 事實 原子光譜是不連續(xù)的線狀譜 以上矛盾表明 從宏觀現(xiàn)象總結(jié)出來的經(jīng)典電磁理論不適用于原子這樣小的物體產(chǎn)生的微觀現(xiàn)象 為了解決這個矛盾 1913年玻爾在盧瑟福學說的基礎(chǔ)上 把普朗克的量子理論運用到原子系統(tǒng)上 提出了玻爾理論 玻爾的原子模型 h E初 E未 En 玻爾模型 一 玻爾原子理論的基本假設(shè) 三個重要假設(shè) 假說1 軌道量子化 針對原子核式結(jié)構(gòu)模型提出 圍繞原子核運動的電子軌道半徑只能是某些分立的數(shù)值 且電子在這些軌道上繞核的轉(zhuǎn)動是穩(wěn)定的 不產(chǎn)生電磁輻射 能級 量子化的能量值 定態(tài) 原子中具有確定能量的穩(wěn)定狀態(tài) 一 玻爾原子理論的基本假設(shè) 三個重要假設(shè) 假說2 能量量子化 能級圖 軌道圖 1 2 3 基態(tài) 激發(fā)態(tài) 躍遷 吸收光子 電子所受庫侖力做正功減小電勢能 原子的能量減少 輻射光子 光子的發(fā)射和吸收 光子的發(fā)射和吸收 一 玻爾原子理論的基本假設(shè) 三個重要假設(shè) 假說3 頻率條件 躍遷假說 針對原子光譜是線狀譜提出 當電子從能量較高的定態(tài)軌道 其能量記為 m 躍遷到能量較低的定態(tài)軌道 能量記為 n m n 時 會放出能量為h 的光子 h是普朗克常量 這個光子的能量由前后兩個能級的能量差決定 即h m n稱為頻率條件 又稱輻射條件 原子在始 末兩個能級En和Em En Em 間躍遷時發(fā)射光子的頻率可以由前后能級的能量差決定 一 玻爾原子理論的基本假設(shè) 三個重要假設(shè) 假說3 頻率條件 躍遷假說 針對原子光譜是線狀譜提出 玻爾理論的主要內(nèi)容 1 原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中 在這些狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的 電子雖然繞核運動 但并不向外輻射能量 這些狀態(tài)叫定態(tài) 3 原子的不同能量狀態(tài)跟電子沿不同的圓形軌道繞核運動相對應(yīng) 原子的定態(tài)是不連續(xù)的 因此電子的可能軌道的分布也是不連續(xù)的 為什么氫光譜是線狀光譜 n 4n 3n 2n 1 吸收能量 釋放能量 氫原子從一個電子層躍遷到另一個電子層時 吸收或釋放一定的能量 就會吸收或釋放一定波長的光 所以得到線狀光譜 氫原子的能級圖 13 6 3 4 1 51 0 85 0 54 0eV n E 電子云 X射線照射激發(fā)熒光 通過分析熒光判斷越王勾踐寶劍的成分 1 能級 氫原子的各個定態(tài)的能量值 叫它的能級 2 基態(tài) 在正常狀態(tài)下 原子處于最低能級 這時電子在離核最近的軌道上運動 這種定態(tài)叫基態(tài) 3 激發(fā)態(tài) 除基態(tài)以外的能量較高的其他能級 叫做激發(fā)態(tài) 4 原子發(fā)光現(xiàn)象 原子從較高的激發(fā)態(tài)向較低的激發(fā)態(tài)或基態(tài)躍遷的過程 是輻射能量的過程 這個能量以光子的形式輻射出去 這就是原子發(fā)光現(xiàn)象 5 注意 從高能級向低能級躍遷時放出光子 從低能級向高能級躍遷時可能是吸收光子 也可能是由于碰撞 加熱等方式來傳遞能量 原子從低能級向高能級躍遷時只能吸收一定頻率的光子 而從某一能級到被電離可以吸收能量大于或等于電離能的任何頻率的光子 如在基態(tài) 可以吸收E 13 6eV的任何光子 所吸收的能量除用于電離外 都轉(zhuǎn)化為電離出去的電子的動能 若由于碰撞原子從低能級向高能級躍遷時 碰撞粒子的動能必須大于或等于兩能級間的能量差 弗蘭克 赫茲實驗 能級 例2 07年天津卷 圖為氫原子能級的示意圖 現(xiàn)有大量的氫原子處于 的激發(fā)態(tài) 當向低能級躍遷時輻射出若干不同頻率的光 關(guān)于這些光下列說法正確的是 最容易表現(xiàn)出衍射現(xiàn)象的光是由 能級躍到 能級產(chǎn)生的 頻率最小的光是由 能級躍遷到 能級產(chǎn)生的 這些氫原子總共可輻射出 種不同頻率的光 用 能級躍遷到 能級輻射出的光照射逸出功為6 34 的金屬鉑能發(fā)生光電效應(yīng) D CD 例5 現(xiàn)有1200個氫原子被激發(fā)到量子數(shù)為4的能級上 若這些受激氫原子最后都回到基態(tài) 則在此過程中發(fā)出的光子總數(shù)是多少 假定處在量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)的氫原子躍遷到各較低能級的原子數(shù)都是處在該激發(fā)態(tài)能級上的原子總數(shù)的 A 1200B 2000C 2200D 2400 解 畫出示意圖 分步計算 不難得出結(jié)論 400個 400個 400個 200個 20